(57)【要約】  より大規模な銀ナノプレート合成のための所望の方法が、所望の吸収スペクトルを有するコーティングされた銀ナノプレートを形成するための、銀ナノプレート上に貴金属コーティングを適用するための方法と一緒に記載される。銀ナノプレートは、透明フィルムの色相を変化させるためのコーティングにおける使用に適切である。色相調整は、透明伝導性フィルムのために特に望ましくなる可能性がある。
2019502022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銀ナノプレートの合成方法であって、
混合条件下で、銀イオン、ポリカルボキシレートアニオン、多官能性水酸化物化合物、第１の量の過酸化水素および還元剤のブレンドの水溶液に、第２の量の過酸化水素を徐々に添加することを含んでなり、前記水溶液が、約０．０００２５Ｍ〜約０．１Ｍの銀イオン濃度を有し、かつ還元剤に対する全過酸化水素のモル比が、約１０〜約１２０である、方法。
【請求項２】
前記ポリカルボキシレートアニオンが、シトレート、スクシネート、シトラマレート、マロネート、タルトレート、イソシトレート、シス−アコネート、トリカルバリレートまたはその混合物である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記多官能性ヒドロキシド化合物が、式Ｒ１Ｃ（ＯＨ）Ｒ２Ｒ３によって表され、ここで、Ｒ１が、ヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基、カルボン酸基、ケトン基、複素環式基、アミノ基、アミド基またはその複数を有する部分であり、かつＲ２およびＲ３が、独立して、Ｈ、あるいは任意選択的にヒドロキシル基、エステル基、エーテル基、アルデヒド基、カルボン酸基、ケトン基、複素環式基、アミノ基、アミド基またはその複数を有するアルキル部分であり、前記Ｒ１、Ｒ２およびＲ３部分が、存在する場合、隣接するか、または−Ｃ（ＯＨ）−部分からエチレン部分−ＣＨ２−によって空間をあけられた、前記示された官能基を有するＣ（ＯＨ）基に結合した炭素原子を有する、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記多官能性ヒドロキシド化合物が、グリセロール、乳酸エチル、ジアセトンアルコール、プロピレングリコールまたはその混合物である、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記過酸化物対還元剤のモル比が、少なくとも約７０である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記還元剤が、水素化ホウ素塩を含んでなる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記還元剤が、前記反応混合物中に注入され、前記合成が完了するまで、前記反応が続けられる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記反応溶液の体積が、少なくとも約５００ミリリットルである、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
ポリマーキャッピング剤および／または無機コーティングを含まずに約１２０ｎｍ以下の平均円相当径を有し、かつ約４０ｎｍ以下のピーク吸収スペクトル波長のシフトによって決定される周囲条件下での少なくとも２１日の暗室貯蔵に対する安定性を有する、銀ナノプレートの分散体。
【請求項１０】
前記銀ナノプレートの分散体が、約５００ｎｍ〜約７５０ｎｍのピーク吸収を有する、請求項９に記載の分散体。
【請求項１１】
少なくとも約０．６の６００ｎｍにおける標準化光吸収を有する、請求項９または請求項１０に記載の分散体。
【請求項１２】
約２５ｎｍ〜約９０ｎｍの平均銀ナノプレート円相当径を有する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の分散体。
【請求項１３】
少なくとも約４週間の室温および周囲雰囲気における分散体の暗室貯蔵における安定性を有する、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の分散体。
【請求項１４】
少なくとも約５重量％の貴金属を有し、かつ少なくとも約０．６標準化吸収単位である６００ｎｍにおける光吸収を有し、かつ貴金属コーティングのない対応する銀ナノプレートも、少なくとも約０．６標準化吸収単位である６００ｎｍにおける光の吸収を有する、貴金属がコーティングされた銀ナノプレートの分散体。
【請求項１５】
金属の全重量の少なくとも約７．５重量％の貴金属を有する、請求項１４に記載の分散体。
【請求項１６】
少なくとも約０．７標準化単位である６００ｎｍにおける光吸収を有する、請求項１４または請求項１５に記載の分散体。
【請求項１７】
前記ナノプレートが、約１２０ｎｍ以下の平均円相当径を有する、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の分散体。
【請求項１８】
銀ナノプレート上への貴金属コーティングの適用方法であって、
銀ナノプレート、ポリカルボキシレートアニオン、ポリマーキャッピング剤、配位子および還元剤の水性分散体を含んでなる反応溶液に、複合貴金属イオンおよびポリマーキャッピング剤の水溶液を含んでなるコーティング溶液を徐々に添加することを含んでなり、全ての形態における銀の全濃度が、少なくとも約０．７５ｍＭである、方法。
【請求項１９】
前記貴金属イオンが、金イオンおよび／またはプラチナイオンを含んでなる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記複合貴金属イオンが、ヨウ化物イオン、臭化物イオン、スルフィット、ＣＮ−、ＳＣＮ−、チオスルフェートまたはその混合物を複合化剤として含んでなる、請求項１８または請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ポリカルボキシレートアニオンが、シトレート、スクシネート、シトラマレート、マロネート、タルトレート、イソシトレート、シス−アコネート、トリカルバリレートまたはその組合せである、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記キャッピングポリマーが、ポリビニルピロリドンを含んでなる、請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記配位子が、ニトレート、ジエチルアミン、エチレンジアミン、ニトリロ三酢酸、イミノビス（メチレンホスホン酸）、アミノトリス（メチレンホスホン酸）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、１，３−プロピレンジアミン四酢酸（１，３−ＰＤＴＡ）、トリエチレンテトラミン、トリ（２−アミノエチル）アミン、ジエチレントリアミン五酢酸、１，２−シクロヘキサンジアミノ四酢酸、イミノ二酢酸、メチルイミノ二酢酸、Ｎ−（２−アセトアミド）イミノ酢酸、Ｎ−（２−カルボキシエチル）イミノ二酢酸、Ｎ−（２−カルボキシメチル）イミノジプロピオン酸、ピコリン酸、ジピコリン酸、ヒスチジンまたはその組合せを含んでなる、請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記還元剤が、アスコルビン酸、シュウ酸、酒石酸、ヒドロキシルアミン、ギ酸またはその混合物を含んでなる、請求項１８〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記銀ナノプレートが、前記銀ナノプレートの合成からの未精製溶液として提供される、請求項１８〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善された安定化された銀ナノプレート、銀ナノプレートの大規模な安定した合成、所望の吸収特徴を有する貴金属がコーティングされた銀ナノプレート、および銀ナノプレート上での貴金属コーティングの合成に関する。
【背景技術】
【０００２】
透明ポリマーフィルムは、電子ディスプレイなどの広範囲の製品において使用される。機能性透明フィルムは、透明電気伝導性フィルムなどの所望の機能性を提供することができる。例えば、静電気が望ましくないか、または危険となる可能性がある場合、電気伝導性フィルムは、静電気の放散のため、重要となる可能性がある。光学フィルムは、偏光、抗反射、相シフティング、輝度増強または他の機能などの様々な機能を提供するために使用することができる。高品質ディスプレイは、１つ以上の光学コーティングを含んでなることが可能である。種々の用途に基づき、色、透明度、曇りなどの外観は、透明ポリマーフィルムの重要な態様となる可能性がある。
【０００３】
透明伝導体は、例えば、タッチスクリーン、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、フラットパネルディスプレイ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、太陽電池およびスマートウインドウなどのいくつかの光電子用途のために使用可能である。歴史的に、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）は、妥当な電気伝導率で、その比較的高い透明度のため、選択される材料であった。しかしながら、ＩＴＯには、いくつかの欠点がある。例えば、ＩＴＯは、一般に、高温および減圧を伴い、したがって、比較的遅く進行する可能性のある製作プロセスである、スパッタリングを使用して析出される脆性セラミックである。さらに、ＩＴＯは、可撓性基板上で容易に亀裂することが知られている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１の態様において、本発明は、銀ナノプレートの合成方法であって、混合条件下で、銀イオン、ポリカルボキシレートアニオン、多官能性水酸化物化合物、第１の量の過酸化水素および還元剤のブレンドの水溶液に、第２の量の過酸化水素を徐々に添加するステップを含んでなる方法に関する。一般に、水溶液は、約０．０００２５Ｍ〜約０．１Ｍの銀イオン濃度を有することが可能であり、そして還元剤に対する全過酸化水素のモル比は、約１０〜約１２０であることが可能である。
【０００５】
さらなる態様において、本発明は、ポリマーキャッピング剤および／または無機コーティングを含まずに約１２０ｎｍ以下の平均円相当径を有し、かつ約４０ｎｍ以下のピーク吸収スペクトル波長のシフトによって決定される周囲条件下での少なくとも２１日の暗室貯蔵に対する安定性を有する、銀ナノプレートの分散体に関する。
【０００６】
別の態様において、本発明は、少なくとも約５重量％の貴金属を有し、かつ少なくとも約０．６標準化吸収単位である６００ｎｍにおける光吸収を有し、かつ貴金属コーティングのない対応する銀ナノプレートも、少なくとも約０．６標準化吸収単位である６００ｎｍにおける光の吸収を有する、貴金属がコーティングされた銀ナノプレートの分散体に関する。
【０００７】
他の態様において、本発明は、銀ナノプレート上への貴金属コーティングの適用方法であって、銀ナノプレート、ポリカルボキシレートアニオン、ポリマーキャッピング剤、配位子および還元剤の水性分散体を含んでなる反応溶液に、複合貴金属イオンおよびポリマーキャッピング剤の水溶液を含んでなるコーティング溶液を徐々に添加するステップと、を含んでなる方法に関する。一般に、全ての形態における銀の全濃度は、少なくとも約０．７５ｍＭであることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】金属伝導性薄層、および金属伝導性薄層のいずれかの側面上に種々の追加の透明層を有するフィルムの断片的側面図である。
【図２】金属伝導性薄層で形成された３つの電気伝導性経路を有する、代表的な概略的パターン化構造の上面図である。
【図３】銀ナノプレートが形成される場合、過酸化水素添加の第１ステップ後および過酸化水素の第２の添加後の溶液の標準化光吸収スペクトルのプロットである。
【図４】過酸化水素の単一添加を伴う対応する反応と比較して、２ステップ過酸化水素添加に基づく銀溶液から処理された銀ナノプレートの標準化光吸収スペクトルのプロットである。
【図５Ａ−５Ｊ】異なる銀濃度において、実施例１の方法を使用して合成された銀ナノプレートの標準化光吸収スペクトルのプロットである（Ａ＝１２倍、Ｂ＝１６倍、Ｃ＝２４倍、Ｄ＝３２倍、Ｅ＝４４倍、Ｆ＝６８倍、Ｇ＝８８倍、Ｈ＝１００倍、Ｉ＝１２８倍およびＪ＝１５６倍）。
【図６】グリセロールの代わりの別の安定剤として、ジアセトンアルコール、エチルラクテートまたはプロピレングリコールを用いて合成された銀ナノプレートの３つの試料の標準化光吸収のプロットである。
【図７】実施例１において合成された銀ナノプレートおよび実施例２に記載のとおりに合成された金がコーティングされた銀ナノプレートのそれぞれの試料の標準化光吸収のプロットである。
【図８】合成されたままの銀ナノプレート、コーティングプロセスの間にシトレートが添加された、金がコーティングされた銀ナノプレート、およびコーティングプロセスの間にシトレートが添加されない、金がコーティングされた銀ナノプレートの標準化光吸収のプロットである。
【図９】典型的な金がコーティングされた銀ナノプレートの透過型電子顕微鏡写真である。
【図１０】未コーティングの銀ナノプレート、および異なる金コーティング厚を有する３セットの金がコーティングされた銀ナノプレートの光吸収のプロットである。
【図１１】凍結前および凍結融解サイクル後の金がコーティングされた銀ナノプレートの光吸収のプロットである。
【図１２】凍結前および凍結融解サイクル後のＰＶＰがコーティングされた市販の銀ナノプレートの光吸収のプロットである。
【図１３】９０℃において１００時間の加熱前および加熱後のプロピレングリコールモノメチルエーテル中で分散された金がコーティングされた銀ナノプレートの光吸収のプロットである。
【図１４】９０℃において１００時間の加熱前および加熱後のプロピレングリコールモノメチルエーテル中で分散された未コーティングの銀ナノプレートの光吸収のプロットである。
【図１５】ポリマーハードコートを有する、または銀ナノプレートが装てんされたポリマーハードコートを有する透明伝導性インクフィルムの６０℃および９０％相対湿度での貯蔵日数の作用としてのｂ＊値のプロットである。
【図１６】ポリマーハードコートを有する、または金がコーティングされた銀ナノプレートが装てんされたポリマーハードコートを有する透明伝導性インクフィルムの６０℃および９０％相対湿度での貯蔵日数の作用としてのｂ＊値のプロットである。
【図１７】電気伝導性溶融金属ナノ構造化ネットワーク中で十分に分散された典型的な金がコーティングされた銀ナノプレートの透過型電子顕微鏡写真である。
【図１８】ｂ＊、ａ＊および曇りのヒストグラムプロットで、ポリマー結合剤と一緒に伝導性層に含まれる銀ナノプレートの増加量を含む電気伝導性溶融金属ナノ構造化ネットワークの試料の３つのヒストグラムプロットのセットである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
フィルムの全光透過、曇りまたは導電率を有意に変化させることなく、透明伝導性フィルムを通しての光の透過率の色相を制御するためにナノスケール着色剤を使用することができることが発見されている。特に、金属ナノプレートは、表面プラズモン共振に基づく特定の色を生じるように設計されている。市販量のナノ粒子を形成するための、任意選択的に貴金属、例えば、金コーティングを有する安定化銀ナノプレートの形成のための合成方法が、本明細書に記載される。ナノプレート形態または安定度に対する望ましくない変化が生じることなく、反応溶液の濃度増加および／または全体積の増加のいずれかに基づく合成手順が首尾よく発見された。貴金属コーティングの適用は、コーティングされたナノプレートの望ましくない色の変化を生じずに、大規模に達成することができる。いくつかの実施形態において、着色剤の役割を果たす銀ナノプレートは、電気伝導性層中および／またはコーティング層中にポリマー結合剤と組み込まれることが可能である。銀ナノプレートは、電気伝導性要素のため、透明伝導性フィルムを通しての透過において、少なくとも部分的に色を埋め合わせることが可能であり、そして／または望ましい色合いをフィルムに導入することが可能である。特に、追加的または別の実施形態において、適切な金属酸化物などの他の透明伝導性材料が使用可能であるが、透明伝導性フィルムは、金属ナノワイヤーから、そして／または融合金属ナノ構造化ネットワークから有効に形成可能である。いくつかの実施形態において、ナノスケール着色剤は、曇りを有意に増加させるか、または光透過を減少させることなく、ナノワイヤーベースの伝導性層を通しての光透過の白色度を改善することが可能である。
【００１０】
銀ナノワイヤーベースの伝導性フィルムから、より白色を生じるために有効である吸収スペクトルを有するナノプレートを製造するために使用可能である、改善された合成アプローチが本明細書に記載される。また、貴金属がコーティングされた銀ナノプレートは、経時的に高い安定度を有するフィルム中に組み入れるために合成される。貴金属コーティングは、銀ナノプレート上に均一の貴金属コーティングを形成する、安定な析出プロセスにおいて適用されることが可能である。以下の実施例に示すように、貴金属がコーティングされた銀ナノプレートは、所望の結果を有する金属伝導性薄層上のコーティング中に組み込むことができる。対応するフィルムにおける色相／色の変更および金属ナノプレートの組み込みに関して、明確に除外されない限り、銀ナノプレートには、貴金属がコーティングされたナノプレートが含まれる。
【００１１】
色スペースが、色の体感にスペクトルの波長を関連づけるために定義されることができる。ＣＩＥＬＡＢは、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｎ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ（ＣＩＥ）によって決定された色空間である。ＣＩＥＬＡＢ色空間は、座標、Ｌ＊、ａ＊およびｂ＊の三次元の組合せを使用し、ここで、Ｌ＊は、色の明度に関し、ａ＊は、赤および緑の間の色の位置に関し、そしてｂ＊は、黄色および青色の間の色の位置に関する。「＊」値は、標準白色点と比較して標準化された値を表す。下記のように、これらのＣＩＥＬＡＢパラメータは、分光光度計で実行された測定から市販のソフトウェアを使用して決定することができる。
【００１２】
透明伝導性フィルムは、カーボンナノチューブ、金属ナノワイヤーなどの種々のナノ材料から形成することができる。また、伝導性フィルムを形成するために、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）などの伝導性金属酸化物を使用することができる。伝導性金属酸化物は、伝導性層として、または可能であれば、ポリマー結合剤を有する相中の微粒子として形成可能である。透明伝導性フィルムのための銀ナノワイヤーに関して、一般に、より長く、かつより薄いナノワイヤーの使用は、所与の光学透明度および鮮明度のため、より良好な導電率をもたらす。しかしながら、より薄い銀ナノワイヤーで形成されたいくつかのフィルムは、黄色がかっているように見える可能性があることが観察されている。
【００１３】
透明伝導性フィルムの色が、金属ナノプレート、金属ナノシェル、ナノリボンまたは他のナノスケール着色剤、例えば、顔料の組み込みによって、より黄色が低くなる、すなわち、ｂ＊の絶対値がより小さくなる可能性があることが発見されている。ナノプレートは、表面プラズモン共振に基づいて特定の色特性に関して調整可能であり、かつ他のナノスケール着色剤は、それらの色、および全透過における減少に対する低い寄与に基づいて選択することができる。金属ナノ構造は、ポリマー、異なる金属および／またはシリカなどの非金属組成物でコーティングされることができる。Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓまたはその組合せなどの貴金属による有効なコーティングの合成方法が本明細書に記載される。いくつかの実施形態において、全透過を有意に低下させることなく、そして／または曇りを増価させることなく、全色特性を変更するために、フィルム中に少量のナノスケール着色剤を組み込むことができる。特定の径範囲および種類のナノプレートおよびナノシェルは曇りを低下させることもできることが発見されている。特に、銀ナノプレート、ナノシェルまたは他のナノスケール要素は、より白色の透過光を生じるためにフィルム中の電気伝導性要素によって導入された色歪みを埋め合わせることができる。他の実施形態において、対応して、望ましい場合、選択されたナノスケール要素を使用して、望ましい色相を透過光に導入することができる。本明細書中の議論は、より白色の光を生じることに焦点をあてているが、いくつかの実施形態において、透過光の望ましい色相の導入は、一般に少なくとも約８５％の可視光の全透過度を有する透明フィルムを形成しながら、選択されたナノスケール着色剤の導入によって導入可能であることを当業者は理解するであろう。適切な実施形態において、ナノスケール粒子は、電気伝導性層、コーティング層または両方に有効に組み込むことができる。色相の制御のためのナノスケール着色剤の一般的な使用は、参照によって本明細書に組み込まれる、“Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｆｉｌｍｓ  ｗｉｔｈ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔ  Ｈｕｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｎａｎｏｓｃａｌｅ  Ｃｏｌｏｒａｎｔｓ”と題されたＹａｎｇらへの米国特許出願公開第２０１６／０１０８２５６号明細書に記載される。
【００１４】
本明細書に記載される場合、色によって調整されたコーティングは、可視光の全透過の適度な低下を有するように形成されることができる。良好な高透明度マトリクスを提供するために、種々のポリマーを、比較的良好な機械強度を有する結合剤として導入することができる。一般に、コーティングは、望ましい色調整を提供しながら、小さい厚さで形成されることができる。いくつかの実施形態において、薄いオーバーコートを通して導電率を維持することができるため、小さい厚さは、隣接した透明伝導性層としての使用のために望ましくなる可能性がある。したがって、約１００ミクロン以下、いくつかの実施形態においては、１ミクロン以下の平均厚さを有するコーティングによって所望のレベルの色調整を得ることが可能である。
【００１５】
結果として生じるコーティングにおける粒子の凝集塊の影響が減少するように、良好なコーティング特性は、一般に、マトリクスポリマーの溶液中での銀ナノプレートの良好な分散体の形成を伴う。銀ナノプレートは、一般に、比較的平滑な薄いコーティング中に、そして粒子が光学的特性を所望以上に変更しないように組み込まれることが可能である。一般に、コーティングは、約３０重量％以下の銀ナノプレート装てん量を有する。コーティング溶液中のポリマー結合剤および銀ナノプレートの濃度は、粘度および最終コーティングの厚さなどの溶液の所望のコーティング特性をもたらすように調整可能である。コーティング溶液中の固体の濃度の比率は、コーティングが乾燥した時に望ましいコーティング濃度をもたらすように調整することができる。コーティングのポリマー成分は、一般に、ＵＶ放射、またはポリマー結合剤がさらにコーティングを強化するための他の手段によって架橋可能である。
【００１６】
一般に、銀ナノプレートは、受動保護コーティング中に、および／または直接的に透明伝導性層中に導入することができる。受動透明保護コーティングは、透明伝導性層を被覆するために使用されても、または使用されなくてもよい。これらのコーティングのための共通点は、コーティング溶液中での成分の適合性、ならびに結果として生じる複合材料である。適合性は、容認できない程度の凝集などの成分の集合を生じることなく、比較的均一な材料へと有効に分散する能力を示す。特に、融和性は適度に同一の複合材料形成の形成にコーティングを供給するためのコーティング溶液の中の材料の良い分配を考慮に入れることができる。より均一な複合材料は、良好な透明度および低い曇りなどのコーティングの所望の光学的特性に寄与すると考えられる。
【００１７】
受動コーティングのために、コーティング溶液は、溶媒、溶解マトリクスポリマー、ナノスケール着色剤、その可能な組合せおよび任意選択の追加の成分を含んでなることができる。下記のように、透明フィルムに適切である広範囲のマトリクスポリマーを使用することができる。界面活性剤などの湿潤剤、ならびに他の加工助剤も使用可能である。一般に、溶媒は、水、有機溶媒またはその適切な混合物を含んでなることが可能である。活性コーティングのために、コーティング溶液は、一般に、導電率を提供する金属ナノワイヤーなどの活性な機能性に寄与する成分をさらに含んでなる。
【００１８】
ナノプレートは、１００ｎｍ以下の平均厚さを有し、そして２つの他の寸法は、１００ｎｍより大きくても、またはそれ以下であってもよい。金属ナノプレートは、溶液ベース技術を使用して合成され、そしてそれらの光学特性は調査されている。例えば、参照によって本明細書に組み込まれる、“Ｓｉｌｖｅｒ  Ｎａｎｏｐｌａｔｅｓ”と題されたＡｈｅｒｎらへの米国特許出願公開第２０１２／０１０１００７号明細書、および“Ｓｉｌｖｅｒ  Ｎａｎｏｐｌａｔｅ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ”と題されたＯｌｄｅｎｂｕｒｇらへの米国特許出願公開第２０１４／０１０５９８２号明細書を参照のこと。表面プラズモン共振に基づく調整された吸収特性を有する銀ナノプレートは、ｎａｎｏＣｏｍｐｏｓｉｘ，Ｉｎｃ．，Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，ＣＡ，ＵＳＡ、Ｂｅｉｊｉｎｇ  Ｎａｎｏｍｅｅｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏ．Ｌｔｄ．，ＣｈｉｎａおよびＳｕｚｈｏｕ  ＣｏｌｄＳｔｏｎｅｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｃｈｉｎａから商業的に入手可能である。同様に、ナノプレートは、例えば、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｋｅｌｌｙ  ｅｔ  ａｌ．，ＡＣＴＡ  ＰＨＹＳＩＣＡ  ＰＯＬＯＮＩＣＡ  Ａ，（２０１２），１２２：３３７−３４５，“Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ  Ｓｉｌｖｅｒ  Ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ：Ｔｈｅｉｒ  Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｓａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ”；Ｊｉａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，（２００４），４３：５８７７−５８８５，“Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ  Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｉｌｖｅｒ  Ｎａｎｏｐｌａｔｅｓ  ａｎｄ  Ｇｏｌｄ  Ｎａｎｏｒｉｎｇｓ”；およびＸｉｏｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，Ｌａｎｇｍｕｉｒ（２００６），２０：８５６３−８５７０，“Ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ  ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）：ａ  ｄｕａｌ  ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  ｒｅｄｕｃｔａｎｔ  ａｎｄ  ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  ｆａｃｉｌｅ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  ｎｏｂｌｅ  ｍｅｔａｌ  ｎａｎｏｐｌａｔｅｓ  ｉｎ  ａｑｕｅｏｕｓ  ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ”などの既知の合成技術を使用して、直接合成可能である。ｎａｎｏＣｏｍｐｏｓｉｘの報告によると、銀ナノプレートは、約１０ｎｍの厚さ、およびそれぞれ、４０〜６０ｎｍ（５５０ｎｍナノプレート）または６０〜８０ｎｍ（６５０ｎｍナノプレート）の（円相当）径を有し、これは特にコーティングの黄色を修正するために有用である。いくつかの市販ナノプレートは、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）コーティングまたはシリカ（酸化ケイ素）コーティングによって得ることができる。
【００１９】
合成の間により高濃度を使用して、そして製品ナノプレートの所望の可視吸収を有するナノプレートを合成するために有効である、改善された合成方法が記載されている。特に、ナノプレート合成は、商業的量の銀ナノプレートを製造するために有効に使用可能である、有意により高い反応物濃度を使用することを伴う。高い製造合成は、所望の吸収特性を有するナノプレートの製造と一貫して実行することができる。ナノプレートの形成は、多官能性カルボン酸を使用して有意な程度まで導かれる。安定化は、追加的なアルコールまたはグリセロール、ラクテート、プロピレングリコールなどの他の選択された官能基を有するＣ３以上のアルコールによって提供され、１ステッププロセスでの有効なスケールアップならびにナノプレート自体の安定化がもたらされる。銀イオンの還元は、水素化ホウ素ナトリウムなどによって引き起こされる。また、過酸化物化合物は、高濃度合成を安定化させるための２ステップの段階的添加プロセスで添加される。アルコールベースの化合物による安定化は、多官能性カルボン酸がすでに銀イオンと錯形成し、そしてナノプレートの表面をコーティングすることができるため、驚くべき改善をもたらす。ナノプレート自体が、ナノ粒子または他の構造への転移に対して熱力学的に安定していないため、そしてプロセスを通して安定化と組み合わせられたその方向付けられたナノ構造成長が製品ナノプレートのより大きい量の合成をもたらすため、ナノプレートの合成は、条件の平衡および化合物の安定化を本質的に伴う。
【００２０】
銀ナノプレートの合成において、シトレートは、ナノプレート構造の形成を導くための溶液中の重要なイオンであることが見出された。他のポリカルボキシレートアニオンも、首尾のよいナノプレート形成を首尾よく導くことが見出され、そしてシトレートに加えて、スクシネートおよびシトラマレートが、特に有効であることが見出された。これは、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｚｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，“Ａ  Ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｓｉｌｖｅｒ  Ｎａｎｏｐｌａｔｅｓ：Ｉｓ  Ｃｉｔｒａｔｅ  ａ  “Ｍａｇｉｃ”  Ｒｅａｇｅｎｔ？”Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，（２０１１），１３３：１８９３１−１８９３９（以後、「Ｚｈａｎｇ  ＪＡＣＳ」）に記載されている。しかしながら、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｚｈａｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｃｉｔｒａｔｅ−Ｆｒｅｅ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ｏｆ  Ｓｉｌｖｅｒ  Ｎａｎｏｐｌａｔｅｓ  ａｎｄ  ｔｈｅ  Ｍｅｃｈａｎｉｓｔｉｃ  Ｓｔｕｄｙ”，ＡＣＳ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，（２０１３），５：６３３３−６３４５に記載されるように、熱の適用によってポリビニルピロリドンを使用するナノプレートの非シトレートベースの合成も達成されている。スケールアップ手順は、捕捉材料による参照によって組み込まれる、Ｌｉｕ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｏｎｅ−Ｓｔｅｐ  Ｇｒｏｗｔｈ  ｏｆ  Ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ  Ｓｉｌｖｅｒ  Ｎａｎｏｐｌａｔｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｐｒｅｄｉｃｔａｂｌｅ  Ｓｉｚｅｓ  ｏｎ  ａ  Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ”，Ｎａｎｏｓｃａｌｅ，（２０１４），６：４５１３−４５１６（補足材料参照）に記載のとおり、別個のシード（Ａｇナノ粒子）形成ステップを使用して記載されている。それとは対照的に、本明細書に記載されたスケールアップ手順は、シード粒子ステップを伴わない。
【００２１】
銀ナノプレート上の貴金属コーティングの形成のための有効な方法が本明細書に記載される。コーティング方法において、銀ナノプレート、キャッピング剤、配位子および穏やかな還元剤から分散体が形成される。貴金属イオン、キャッピング剤および錯形成剤を有する溶液は徐々に添加され、コーティングを形成する。貴金属イオン複合体は容易に還元可能であるため、アスコルビン酸、シュウ酸、酒石酸、ヒドロキシルアミン、ギ酸またはその混合物などの穏やかな還元剤が、コーティングプロセスを引き起こすために有効である。シトレートなどの適切な多官能性カルボキシル酸アニオンは、ポリビニルピロリドンと一緒に、望ましいコーティングされたナノプレートを一緒に形成するために有効であることが見出され、そして金コーティングが以下に例証される。シトレートあるいは他の適切なカルボキシレートまたその組合せの存在が、コーティングプロセスと関連するスペクトルブルーシフトを減少させることによって、コーティングされたナノプレートの吸収スペクトルを変化させ、それによって、ナノプレートに色相変更ポリマー充てん剤としての所望の特徴をもたらすことが見出された。
【００２２】
銀ナノプレートの金コーティングは、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｇａｏ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｈｉｇｈｌｙ  Ｓｔａｂｌｅ  Ｓｉｌｖｅｒ  Ｎａｎｏｐｌａｔｅｓ  ｆｏｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｌａｓｍｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｂｉｏｓｅｎｓｉｎｇ”，Ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ  Ｃｈｅｍｉｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，（２０１２），５１：５６２９−５６３３（以下、「Ｇａｏ  ２０１２」）に記載される。この論文において、銀ナノプレートは、その後にナノプレートを合成するために使用される銀シードから出発して合成された。有効な合成方法は、Ｇａｏの方法からの相違に基づいて、有効厚さを有する平滑なコーティングの送達のために大規模で実行することができる本出願において記載される。
【００２３】
透明電気伝導性フィルムは、低い表面抵抗を有し、良好な光学透明度および低い曇りを有する、銀ナノワイヤーまたは溶融金属ナノ構造化ネットワークで形成されている。しかしながら、これらのフィルムは、いくつかの実施形態において、ＣＩＥＬＡＢスケールにおいてｂ＊の正の値に対応する、わずかな黄色を有することを観察されることができる。銀ナノプレートなどの少量のナノスケール着色剤の包含が、ｂ＊の減少によって、色相をより中性灰色に改善することができることが見出された。パラメータＬ＊は、中性灰色スケールに沿って黒色から白色の範囲を提供する。しかしながら、銀ナノプレートは、透明度のわずかな減少およびａ＊の絶対値のわずかな増加をもたらすことができるが、これらの有害作用は、一般に、小さく、そして許容レベル内であることが可能である。
【００２４】
透明伝導性フィルムを通しての透過光の白色度を改善するための銀ナノプレートの使用に関して、銀ナノプレートは、伝導性材料の吸収／分散に対して補足的な小さい補償吸収および／または分散を有するよう選択することができる。ＣＩＥＬＡＢパラメータに基づいて、原則として、フィルムは、ＣＩＥＬＡＢスケールにおいてｂ＊およびａ＊の小さい絶対値に一般に基づいて、望ましい白色度を得るために設計することができる。しかしながら、実際の限界から判断して、フィルムの設計は、本明細書に例示される銀ナノプレートによって達成されるような、特定の望ましい範囲（標的カットオフ値より低いｂ＊およびａ＊の絶対値）内のより白色の光を生じるための結果に向けることができる。さらに以下に説明されるように、白色の妥当な値は、可視光の全透過における受容できる減少を伴って得ることができる。
【００２５】
同様に、銀ナノプレートは、白色光以外の望ましい色相または色を導入するよう選択することができる。適切な実施形態に関して、透明伝導性フィルムの電気伝導性層に基づく色への本質的な寄与は、ＣＩＥＬＡＢシステムにおいてｂ＊およびａ＊値によって表すことのできる所望の色を達成するための銀ナノプレートの選択および銀ナノプレートの装てんを考慮に入れることができる。選択された色相は、ディスプレイなどの特定の用途のために適切にパターン化することが可能である。
【００２６】
一般に、金属ナノプレートは、硬化性ポリマーマトリックスコーティング材料中へ、ならびに／または金属ナノワイヤーおよび任意選択の溶融剤と一緒に、以下に要約された硬化性ポリマーなどのポリマー結合剤を含んでなることができる金属伝導性薄フィルム中へ組み込むことが可能である。伝導性層中の金属ナノプレートは、溶融金属ナノ構造化ネットワークと溶融して、そしてその中に組み込まれてもよく、またはそうでなくてもよい。しかしながら、いずれの場合も、例えば、金属ナノプレートの吸収特性は、フィルムの色相を変更するために、伝導性層でなお有効に使用可能である。コーティング溶液は、コーティングされ、乾燥され、そしていくつかの実施形態において、例えば、ＵＶ光、熱硬化、他の放射硬化または他の適切な架橋法によって硬化される溶液であることが可能である。コーティングの厚さは、特定の用途のために選択することができる。
【００２７】
溶液コーティングのために適切であるコーティング／結合剤ポリマーは、商業的に入手可能であるか、または使用のために配合することができる。ポリマーは、水または非水性溶媒に溶解するように選択することができる。放射線硬化可能なポリマーおよび／または熱硬化可能なポリマーの適切な分類は、さらに以下に記載される。ポリマー結合剤は、放射線への曝露時に自己架橋することが可能であり、かつ／または、それらは、光開始剤もしくは他の架橋剤によって架橋可能である。
【００２８】
処理のために、銀ナノプレートは、例えば、コーティングを形成するため、または透明伝導性層を形成するために、コーティング溶液中に分散させることが可能である。いくつかの実施形態において、ナノプレートの分散は、最初に分散され、次いで、ポリマー結合剤、金属ナノワイヤー、他の添加剤などの他の成分の溶液に添加させることが可能である。銀ナノプレートの濃度は、コーティング溶液から形成される最終的な結果の層における所望の装てん量が得られるように選択することができる。コーティング溶液の濃度に基づいて、湿潤コーティングの厚さは、乾燥およびさらなる処理時におけるコーティングの厚さの経験的な減少に基づいて、所望の乾燥コーティングの厚さが得られるように選択することができる。
【００２９】
透明電気伝導性層の形成のために、種々の金属伝導性薄層を金属ナノワイヤーから形成することができる。金属ナノワイヤーは、広範囲の金属から形成可能であり、かつ金属ナノワイヤーは、商業的に入手可能であるか、または合成可能である。金属ナノワイヤーは、本質的に電気伝導性であるが、金属ナノワイヤーベースのフィルムにおける抵抗の圧倒的多数は、ナノワイヤー間の接合のためであると考えられる。処理条件およびナノワイヤー特性次第で、析出された比較的透明なナノワイヤーフィルムのシート抵抗は、ギガオーム／ｓｑ範囲以上など、非常に大きくなる可能性がある。光学的透明度を損失することなく、ナノワイヤーフィルムの電気抵抗を減少させるための種々の方法が提案されている。
【００３０】
伝導性を改善するために、接合においてナノワイヤーを平坦化させるように処理される、金属ナノワイヤーによって形成されたフィルムは、参照によって本明細書に組み込まれる、Ａｌｄｅｎらへの“Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  Ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ  Ｍｅｔａｌ  Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ”と題された米国特許第８，０４９，３３３号明細書に記載されている。金属伝導性を増加させるために表面エンボス化金属ナノワイヤーを含んでなる構造は、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｓｒｉｎｉｖａｓらへの“Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｓ”と題された米国特許第８，７４８，７４９号明細書に記載されている。しかしながら、溶融金属ナノ構造化ネットワークの所望の特性は、高い導電率に関して見られ、そして所望の光学特性は、透明度および低い曇りに関して見られた。隣接する金属ナノワイヤーの溶融は、商業的に適切な処理条件下での低温における化学プロセスに基づいて実行することができる。
【００３１】
特に、金属ナノワイヤーに基づく電気伝導性フィルムを達成することに関する重要な進歩は、金属ナノワイヤーの隣接部分が溶融する、溶融金属ネットワークを形成するための十分に制御可能なプロセスの発見であった。種々の溶融源による金属ナノワイヤーの溶融は、全て、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｖｉｒｋａｒらへの“Ｍｅｔａｌ  Ｎａｎｏｗｉｒｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ  ａｎｄ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌ”と題された米国特許出願公開第２０１３／０３４１０７４号明細書、およびＶｉｒｋａｒらへの“Ｍｅｔａｌ  Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ  ａｎｄ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌ”と題された米国特許出願公開第２０１３／０３４２２２１号明細書（’２２１出願）、Ｖｉｒｋａｒらへの“Ｆｕｓｅｄ  Ｍｅｔａｌ  Ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，Ｆｕｓｉｎｇ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｗｉｔｈ  Ｒｅｄｕｃｉｎｇ  Ａｇｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｆｏｒｍｉｎｇ  Ｍｅｔａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”と題された米国特許出願公開第２０１４／０２３８８３３号明細書（’８３３出願）、およびＹａｎｇらへの“Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｍｅｔａｌ  Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ  ａｎｄ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｂｉｎｄｅｒｓ，Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｔｈｅｒｅｏｆ，ａｎｄ  Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ  Ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ”と題された米国特許出願公開第２０１５／０１４４３８０号明細書（’３８０出願）、Ｌｉらへの“Ｍｅｔａｌ  Ｎａｎｏｗｉｒｅ  Ｉｎｋｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍｓ  ｗｉｔｈ  Ｆｕｓｅｄ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”と題された米国特許第９，１８３，９６８号明細書にさらに記載されている。
【００３２】
透明伝導性フィルムは、一般に、有害に光学特性を変化させることなく、加工性および／または構造の機械的特性に寄与するいくつかの成分または層を含んでなることができる。金属伝導性薄層は、透明伝導性フィルムに組み込まれる場合、所望の光学特性を有するよう設計することができる。金属伝導性薄層は、ポリマー結合剤をさらに含んでなっても、または含んでならなくてもよい。他に明記されない限り、層に対する参照は、参照された層またはフィルム上の平均厚さを指し、そして隣接する層は、特定の材料によって、それらの境界において巻きついてよい。いくつかの実施形態において、全フィルム構造は、少なくとも約８５％の可視光の全透過、約２％以下の曇りおよび約２５０オーム／ｓｑ以下のシート抵抗を有することができるが、有意に良好な性能が本明細書に記載される。
【００３３】
銀ナノプレートに関して、有意にコーティングの他の光学特性を犠牲にすることなく、黄色度を有意に減少させるために有効なレベルで、金属伝導性薄層に着色剤を添加することができることが見出された。透明伝導性フィルムのための透明コーティング中に、または直接、金属伝導性薄層の形成のためのインク中に組み込むために、オーバーコート中および／または透明電気伝導性層中の適切な量の銀ナノプレートは、一般に、有意にシート抵抗を増加させない。いくつかの実施形態において、シート抵抗は、対応する未装てんフィルムのシート抵抗に対して、銀ナノプレートを有するフィルム中、約２０％以下増加し、そして同様に、パーセントでの可視光の全透過は、未装てんフィルムに対して、銀ナノプレートを有するフィルム中、約５以下減少する可能性がある。曇りは、銀ナノプレートの存在によって有意に変化し得ず、そしていくつかの実施形態において、銀ナノプレートは、いくらか曇りを減少させ得る。参照未装てんフィルムは、溶媒中の他の成分の濃度が同じであり、かつ最終厚さがわずかに異なり得るように、同一の様式で処理されるコーティング溶液との比較のために製造される。
【００３４】
透明な電気伝導性フィルムは、例えば、太陽電池およびタッチスクリーンにおいて、重要な用途を見出す。金属ナノワイヤー成分から形成された透明伝導性フィルムは、従来の材料に対して、より低い加工費の可能性およびより適応可能な物理的特性を提供する。種々の構造的ポリマー層を有する多層フィルムにおいて、結果として生じるフィルム構造は、所望の電気伝導率を維持しながら、処理に関して強靭であることが見出され、かつ、本明細書に記載される所望の成分の組み込みは、フィルムが組み込まれたデバイスが、正常の使用において適切な寿命を有することができるように、フィルムの機能的特性を悪化させることなく、安定化をさらに提供することができる。
【００３５】
ナノプレート合成および貴金属コーティング
銀ナノプレートおよび金がコーティングされた銀ナノプレートは、透明ポリマーフィルムのための有効な着色剤であることが見出されている。特に、金がコーティングされたナノプレートは、確立された促進摩耗試験下で、透明伝導性フィルムに対して安定な色相制御を提供することが見出されている。改善された方法は、銀ナノプレート、ならびに銀ナノプレートの貴金属コーティングの大規模合成に関して記載される。また、ナノワイヤーに基づく透明伝導性フィルムなどの透明フィルムの色相調整を提供するために、貴金属コーティングされたナノプレートが有効であるように、コーティングから生じるブルースペクトル吸収シフトを制限する貴金属コーティングの析出のための方法も記載される。合成方法は溶液ベースであり、かつ商業的品質のナノプレートの製造のためにより適切である、有意により濃縮された溶液による安定した均一ナノプレートの製造において有効である。
【００３６】
合成は、硝酸銀などの溶解性銀塩による水溶液を含む。ナノプレート形成は、一般に、中程度の分子量のポリマーキャッピング剤を含む銀ナノワイヤー合成と対照して、小分子キャッピング剤によって導かれる。特に、クエン酸ナトリウムなどのシトレート塩が、高い特異度を有するナノプレート形状合成を導くことが見出された。シトレートアニオンは、式（ＯＯＣＣＨ２ＣＯＨ（ＣＯＯ）ＣＨ２ＣＯＯ）−３を有するトリカルボキシレート分子である。Ｙｉｎ基の作用（上記Ｚｈａｎｇ  ＪＡＣＳを参照）に基づき、他のポリカルボキシレートアニオンは、有効にシトレートと置き換えることができる。Ｚｈａｎｇ  ＪＡＣＳによって見出されたとおり、有効な化合物は、１個または２個の炭素原子によって分離された２個または３個のカルボキシレート基を有し、ナノプレート合成を導くために有効である。約１００％のナノプレート収率を導き、そしてナノプレートを安定化させるために有効なアニオンとしては、例えば、シトレート、スクシネートおよびシトラマレートが含まれ、マロネート、タルトレート、イソシトレート、シス−アコネートおよびトリカルバリレートによって８０〜９０％のナノプレート収率が得られる。これらを、ポリカルボキシレートキャッピング剤と呼ぶことができ、そしてポリカルボキシレートアニオンの混合物を使用することができる。
【００３７】
過酸化水素は、一般に、さらにナノプレートの形成を導くために添加される。過酸化水素は、金属銀を酸化させることが可能である強力な酸化剤である。還元剤の添加時に、過酸化水素エッチング液および還元剤によって確立された動的平衡があり、これは、銀金属形成をもたらす。Ｚｈａｎｇ  ＪＡＣＳは、均衡が、シトレートまたは同等のポリカルボキシレートキャッピング剤によって少なくとも一部は基づくナノプレートの平面成長に反応物が消費される場合に最終的に導かれる銀シード形成をもたらすと仮定する。ヒドラジン、ＮａＢＨ４、ＬｉＡｌＨ４、アスコルビン酸、シュウ酸、ギ酸、その組合せなどの他の還元剤が、おそらく置換可能であるが、水素化ホウ素ナトリウムが、一般に、還元剤として使用される。
【００３８】
より高い濃度の使用による反応のスケールアップのために、硝酸銀濃度は、小規模合成の２倍以上増加可能であり、そして適切な調整によって、高収率および高品質の銀ナノプレートが得られる。反応物濃度の百倍以上の増加に基づく結果は、反応物体積に関するスケールアップとともに、実施例において記載される。首尾のよい合成スケールアップにおけるいくつかの調整は、多官能性アルコール安定剤の添加、ホウ化水素に対する過酸化水素の比率の増加および過酸化水素の段階的な添加を含む。適切な濃度が以下に提供される。反応のスケールアップおよび／またはこれらの修正のない反応物濃度の増加は、一般に、ナノ粒子合成およびナノプレートの見掛けの不安定化をもたらす。
【００３９】
多官能性アルコールは、結果として生じる銀ナノプレートを安定化させることが見出された。加えて、多官能性アルコールは、銀イオン濃度の増加によって、銀ナノ粒子合成を拡大する能力も提供する。多官能性アルコールは、式Ｒ１Ｃ（ＯＨ）Ｒ２Ｒ３によって表すことができ、ここで、Ｒ１は、ヒドロキシル基、エステル基、ケトン基、複素環式基、アミノ基、アミド基、エーテル基、アルデヒド基、カルボン酸基またはその複数を有する部分であり、かつＲ２およびＲ３は、独立して、Ｈ、あるいは任意選択的にヒドロキシル基、エステル基、ケトン基、複素環式基、アミノ基、アミド基、エーテル基、アルデヒド基、カルボン酸基またはその複数を有するアルキル部分であり、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３部分は、存在する場合、隣接するか、または−Ｃ（ＯＨ）−部分からメチレン部分−ＣＨ２−によって空間をあけられた、示された官能基を有するＣ（ＯＨ）基に結合した炭素原子を有する。特定の適切な多官能性アルコール（追加的な水酸化物またはエーテル官能性を有する）としては、例えば、グリセロール（ＣＨ２（ＯＨ）ＣＨ（ＯＨ）Ｃ（ＯＨ）Ｈ２）、乳酸エチル（ＣＨ３ＣＨ２ＯＣ（Ｏ）ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ３）、ジアセトンアルコール（ＣＨ３Ｃ（Ｏ）ＣＨ２Ｃ（ＯＨ）（ＣＨ３）２）、エチレングリコールモノメチルエーテル（ＣＨ３ＯＣＨ２ＣＨ２ＯＨ）、プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＣＨ３ＯＣＨ（ＣＨ３）ＣＨ２ＯＨ）、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコールなどが含まれる。
【００４０】
一般に、ナノプレート合成反応は水中で実行される。成長溶液は、約０．０００２５Ｍ〜約０．１Ｍ、さらなる実施形態において、約０．０００５Ｍ〜約０．０５Ｍ、追加的な実施形態において、約０．００１Ｍ〜約０．０２５Ｍの銀塩濃度を有することができる。成長溶液は、約０．０００３Ｍ〜約０．００５Ｍ、さらなる実施形態において、約０．０００６Ｍ〜約０．００３５Ｍまでのポリカボキシレートアニオンを含んでなることができる。多官能性アルコールに関して、溶液成長は、約０．０００２Ｍ〜約０．００２５Ｍ、そしてさらなる実施形態において、約０．０００３５Ｍ〜約０．００２Ｍを含んでなることができる。酸化還元成分に関して、成長溶液は、約０．０５Ｍ〜約１Ｍの過酸化水素、約０．００００５Ｍ〜約０．０００２Ｍの還元剤、そしてさらなる実施形態において、約０．０７５Ｍ〜約０．８Ｍの過酸化水素および約０．０００１Ｍ〜約０．００１Ｍの還元剤を含んでなることができる。より大規模の反応に関して、還元剤、特にホウ化水素還元剤に対する過酸化水素のモル比は、約１０〜約１２０、さらなる実施形態において、約１５〜約１００、そして追加的な実施形態において、約２０〜約８０であることが可能である。当業者は、上記の明示的な範囲内の反応物濃度の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。
【００４１】
合成反応を実行するために、還元剤が残されたまま、過酸化水素の最初の部分が最後から２番目に添加される状態で、良好な混合条件下で反応物は水に添加される。他の反応物が混合されたら、還元剤は迅速に、混合成長溶液に注入される。次いで、ナノプレートを形成するために適切な期間で反応が続けられる。より濃縮拡大された合成において、過酸化水素の第２の部分は、還元剤の添加後に徐々に添加される。過酸化水素の第１の量に対する過酸化水素の第２の量の比率は、少なくとも約０．５、さらなる実施形態において、少なくとも約０．７５、そして追加的な実施形態において、約１〜約１０である。過酸化水素の第２の量は、約１分〜約２時間、さらなる実施形態において、約２分〜約１．５時間、そして追加的な実施形態において、約３分〜約１時間の期間で添加される。過酸化水素の第２の量の添加の完了後、反応を、少なくとも２分間、さらなる実施形態において、少なくとも約５分間、そして追加的な実施形態において、約８分〜約３時間続ける。当業者は、上記の明示的な範囲内の反応時間および反応物添加時間の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。ナノプレートを溶液から回収することができ、そして再懸濁させることができる。しかしながら、貴金属めっきプロセスに関して、ナノプレートは、コーティングのための成長、すなわち、合成溶液に繰り越すことが可能であり、これは分離ステップを省力し、そしてまた、例えば、ナノプレート不安定性のため、回収の間にナノプレートの損失を回避することができる。
【００４２】
合成されたままの銀ナノプレートは、ポリマーコーティングまたは他の無機コーティングを含まずに形成される。ナノプレートは、約２０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、さらなる実施形態において、約２５ｎｍ〜約１２０ｎｍ、そして追加的な実施形態において、約２５ｎｍ〜約９０ｎｍである、エッジからナノプレートの数学的中心を通って延在する線分を平均化することによって得られる円相当径を有することができる。また、合成されたままの銀ナノプレートは、約４５０ｎｍ〜約８５０ｎｍ、さらなる実施形態において、約５００ｎｍ〜約７５０ｎｍのピーク吸収波長を有することができる。いくつかの用途に関して、少なくとも約０．６、さらなる実施形態において、少なくとも約０．６５、そして追加的な実施形態において、少なくとも約０．７である６００ｎｍにおける標準化吸収を有することが望ましくなる可能性がある。当業者は、上記の明示的な範囲内の追加的特性範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。
【００４３】
いくつかの実施形態において、貴金属コーティングは、銀ナノプレートに適用可能である。銀ナノプレートは、上記プロセスを使用して合成可能であるか、またはコーティングのための銀ナノプレートは、他の技術を使用して合成可能であり、かつ所望であれば、商業的供給源から得られてもよい。いずれにしても、金コーティングは、比較的穏やかな有機還元剤を使用して均一に適用可能である。コーティングプロセスは、一般に、コーティング析出を促進するためにポリマーキャッピング剤と一緒に実行される。コーティングプロセスを介在するために、配位子が反応溶液に含まれることが可能である。ポリカルボキシレートの包含は、さらに所望の光学特性を有するコーティングされたナノプレートの形成を促進することが見出された。本明細書の実験はシトレートを用いて実行されるが、ナノプレート合成を促進するために適切であるポリカルボキシレートアニオンが、コーティングプロセスに及ぼす所望の効果を提供するために有効であることも予想される。適切なポリカルボキシレートアニオンとしては、例えば、シトレート、スクシネート、シトラマレート、マロネート、タルトレート、イソシトレート、シス−アコネート、トリカルバリレート、その混合物、ならびに１個または２個の炭素原子がカルボン酸官能基を分離している他のジカルボン酸およびトリカルボン酸が含まれる。
【００４４】
コーティング反応のために、コーティング溶液は、一般に、反応溶液に段階的に添加される。反応溶液は、約０．０００２５重量％〜約０．１重量％の銀ナノプレート、さらなる実施形態において、約０．０００５重量％〜約０．０５重量％、そして追加的な実施形態において、約０．００１重量％〜約０．０２５重量％の銀ナノプレートを含んでなる。キャッピングポリマーに関して、反応溶液は、約０．００５重量％〜約５重量％、さらなる実施形態において、約０．００７５重量％〜約３重量％、そして追加的な実施形態において、約０．０１重量％〜約２重量％を含んでなることができる。適切なキャッピングポリマーとしては、例えば、ＰＶＰ、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、その組合せなどが含まれる。反応溶液は、約０．００５Ｍ〜約２Ｍ、さらなる実施形態において、約０．００４Ｍ〜約１．５Ｍ、そして追加的な実施形態において、約０．００５Ｍ〜約１Ｍの多座配位子を含んでなることができる。一般に、適切な配位子としては、例えば、ニトレート、ジエチルアミン、エチレンジアミン、ニトリロ三酢酸、イミノビス（メチレンホスホン酸）、アミノトリス（メチレンホスホン酸）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、１，３−プロピレンジアミン四酢酸（１，３−ＰＤＴＡ）、トリエチレンテトラミン、トリ（２−アミノエチル）アミン、ジエチレントリアミン五酢酸、１，２−シクロヘキサンジアミノ四酢酸、イミノ二酢酸、メチルイミノ二酢酸、Ｎ−（２−アセトアミド）イミノ酢酸、Ｎ−（２−カルボキシエチル）イミノ二酢酸、Ｎ−（２−カルボキシメチル）イミノジプロピオン酸、ピコリン酸、ジピコリン酸、ヒスチジン、その組合せが含まれる。還元剤に関して、反応溶液は、約０．００１Ｍ〜約０．１Ｍ、さらなる実施形態において、約０．００２Ｍ〜約０．０８Ｍ、そして追加的な実施形態において、約０．００２５Ｍ〜約０．０５Ｍの還元剤を含んでなることができる。また、反応溶液は、約０．０００５Ｍ〜約０．２Ｍ、さらなる実施形態において、約０．０００７５Ｍ〜約０．０５Ｍ、そして追加的な実施形態において、約０．００１Ｍ〜約０．０２５Ｍのポリカルボキシレートアニオンを含んでなることができる。当業者は、上記の明示的な範囲内の反応溶液の組成物の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。
【００４５】
コーティングは、精製を行わずに、そしていくつかの実施形態においては、希釈を行わずに、ナノプレートを合成するために使用される溶液中の銀ナノプレートで直接実行可能である。生成物ナノプレートに対する溶液の正確な組成は、それが合成のために添加された組成物に基づいて妥当に推測されることは可能であるが、知られ得ない。いずれにしても、コーティングを実行するための銀ナノプレート溶液は、銀ナノプレートを形成するために反応溶液に添加された銀に基づいて決定することができる、いずれかの形態の全銀濃度に基づいて特徴づけることができる。いくつかの実施形態において、溶液は、いずれかの形態で、少なくとも約０．０００７５Ｍ、さらなる実施形態において、少なくとも約０．０００８５Ｍ、追加的な実施形態において、少なくとも約０．００１Ｍ、そして他の実施形態において、少なくとも約０．００１１Ｍの銀を含んでなることができる。当業者は、上記の明示的な範囲内の全銀濃度の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。
【００４６】
コーティング溶液は、約０．０００２Ｍ〜約０．０２Ｍ、さらなる実施形態において、約０．０００３Ｍ〜約０．０１Ｍ、そして追加的な実施形態において、約０．０００４Ｍ〜約０．００７５Ｍの濃度の錯化金イオンを含んでなることができる。キャッピングポリマーに関して、コーティング溶液は、約０．０５重量％〜約５重量％、さらなる実施形態において、約０．０７５重量％〜約３重量％、そして追加的な実施形態において、約０．１重量％〜約２重量％を含んでなることができる。コーティング溶液は、Ａｕ塩の有効還元電位を低下させるために、金イオンと複化する配位子を含んでなる。これは、上記で引用されたＧａｏ  ２０１２の論文によって記載される。Ｇａｏ  ２０１２および以下の実施例は、還元電位を低下させるための選択された配位子としてヨウ化物イオン（Ｉ−）を使用する。しかしながら、例えば、Ｂｒ−、スルフィット、ＣＮ−、ＳＣＮ−、チオスルフェート（Ｓ２Ｏ３−２）、その混合物などを含む他の配位子も、この役割において有効となる可能性がある。金イオンまたは他の貴金属イオンに対する配位子のモル比は、１より高く、さらなる実施形態において、１．５より高くなる可能性がある。当業者は、上記の明示的な範囲内のコーティング溶液組成の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。当業者は、上記の明示的な範囲内のコーティング溶液の追加的組成範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。
【００４７】
コーティングプロセスのために、反応溶液の成分は、最初に十分混合される。コーティング溶液は徐々に反応溶液に添加される。一般に、コーティング溶液は、約２分〜約５時間、さらなる実施形態において、約５分〜約４時間、そして追加的な実施形態において、約７分〜３時間の期間で添加される。コーティング溶液の添加のための時間量は、添加されたコーティング溶液の量に基づき、いくぶん調整可能であり、そして添加されたコーティング溶液の量は、一般に、析出されたコーティングの量を決定した。コーティング溶液は、一般に、上記目標時間を達成するために適切な速度で添加され、そして時間フレームにおける良好な希釈拡散を得るために妥当に増加させて添加することが可能である。析出された金コーティングの量は、結果として生じるコーティングされたナノプレート、およびコーティングされたナノプレートから形成される対応するデバイスの化学安定性に影響を与える。添加されたコーティング溶液の量および濃度は、析出されたコーティングの量を決定する。いくつかの実施形態において、金がコーティングされた銀ナノプレートは、約２原子％〜約４５原子％、さらなる実施形態において、約５原子％〜約４０原子パーセント、追加的な実施形態において、約７．５原子％〜約３５原子％の金を含んでなる。当業者は、上記の明示的な範囲内のプロセス時間およびコーティングレベルの追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。
【００４８】
銀ナノプレートによる電磁スペクトルの可視光および隣接部分の吸収は、プラズモン共振に関して特徴づけられる。金コーティングは、吸収スペクトルの基本的特徴を変更しないように析出可能であるが、一般に定量的変化が生じる。ナノプレートのプラズモン共振は、吸収スペクトルを、スペクトルの赤色部分へとシフトさせる。金コーティングは、スペクトルを、ペクトルの青色端部に戻すことが観察された。しかしながら、コーティングプロセスの間のポリカルボキシレートアニオンの使用は、吸収スペクトルを、望まれるよりも青色にシフトさせることなく、より厚いコーティングが適用可能であるように、コーティング時の吸収の青色シフトを減少させることが見出された。
【００４９】
ナノプレートは、それらの大きさおよび吸収スペクトルによって特徴づけることができる。直径は、ナノプレートの中心を通る平均の線分長さとして、構造の平面中で測定することができる。一般に、ナノプレートは、２００ｎｍ以下、さらなる実施形態において、約１７０ｎｍ以下、追加的な実施形態において、約２０ｎｍ〜約１５０ｎｍ、そして他の実施形態において、約２５ｎｍ〜約１２０ｎｍの平均直径を有することができる。吸収スペクトルは、いくつかの様式で特徴づけることができる。特に重要な銀ナノプレートは、一般に、約５００ｎｍ〜約７２５ｎｍ、そしてさらなる実施形態において、約５２０ｎｍ〜約７００ｎｍの波長を有するスペクトルの可視部分において電磁気吸収ピークを有する。１に設定された可視吸収ピークに対して標準化された吸収スペクトルに値を参照することによって、６００ｎｍにおける相対的吸収を考慮することができる。いくつかの実施形態において、６００ｎｍにおける標準化された吸収は、少なくとも約０．６、さらなる実施形態において、少なくとも約０．６５、そして追加的な実施形態において、少なくとも約０．７であることが可能である。当業者は、上記の明示的な範囲内のナノプレートの径および吸収特性の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。
【００５０】
上記のとおり、銀ナノプレートは、ナノ粒子などの他の銀材料への再構成に関して不安定となる可能性がある。本明細書に記載された合成方法を使用することによって、比較的安定したナノプレートを形成することができる。貴金属コーティングを含まない、生成物ナノプレートは、少なくとも約２週間、さらなる実施形態において、少なくとも約３週間、そして追加的な実施形態において、少なくとも約４週間以上、室温および周囲雰囲気下での暗室貯蔵下、ポリマーコーティングまたはセラミックコーティングなしで、分散体中で安定であることが可能である。貴金属コーティングの適用は、実施例において実証されるように、気温変化を含む、広範囲の条件に対して、銀ナノプレートを非常に安定化させる。
【００５１】
透明コーティングおよびフィルム
本明細書に記載されるように、銀ナノプレート装てんポリマーによる透明コーティングは、一般に、所望の構造中に組み込むために、透明基板上にコーティングされることができる。一般構造が記載され、そして透明伝導性フィルムの特定の用途は、以下のセクションにおいて見出される。一般に、透明充てんコーティングのための前駆体溶液は、適切なコーティング方法を使用して、透明基板上に析出され、透明構造を形成することができる。いくつかの実施形態において、透明基板は、発光デバイスまたは受光デバイスなどの最終デバイス、あるいは代わりに、または追加的に、集積光学部品への組み込みのためのフィルムであることが可能である。このセクションの議論は、単純な受動透明基板に焦点を合わせており、そして他の構造は、次のセクションで論議される。
【００５２】
一般に、いずれの妥当な透明基板も適切となることが可能である。したがって、適切な基板は、例えば、シリケートガラスなどの無機ガラス、透明ポリマーフィルム、無機結晶などから形成することができる。いくつかの実施形態において、基板はポリマーフィルムである。基板のための適切なポリマーとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアクリレート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、フルオロポリマー、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリシロキサン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリノルボルネン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、環式オレフィンポリマー、環式オレフィンコポリマー、ポリカーボネート、そのコポリマーまたはそのブレンドなどが含まれる。いくつかの実施形態のためのポリマーフィルムは、約５ミクロン〜約５ｍｍ、さらなる実施形態において、約１０ミクロン〜約２ｍｍ、そして追加的な実施形態において、約１５ミクロン〜約１ｍｍの厚さを有することができる。当業者は、上記の明示的な範囲内の厚さの追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。基質は、組成および／または他の特性によって区別される複数の層を含んでなることができる。いくつかの市販の透明シートは、硬質研摩抵抗コーティングなどのコーティングを含んでなることができる。
【００５３】
例えば、銀ナノプレート充てん剤を有する透明コーティングは、一般に、約１００ミクロン以下、さらなる実施形態において、約１５ナノメートル（ｎｍ）以下〜約５０ミクロン、そして追加的な実施形態において、約５０ｎｍ〜約２０ミクロンの厚さを有することができる。透明伝導性層上のコーティング特性は、以下に記載される。透明な色相調整コーティングは、約０．００１重量パーセント（重量％）〜約１０重量％の銀ナノプレート、さらなる実施形態において、約０．００５重量％〜約６重量％、他の実施形態において、約０．０１重量％〜約５重量％、そして追加的な実施形態において、約０．０２重量％〜約２．５重量％の銀ナノプレートを含んでなることができる。透明コーティングは、さらに、ポリマー結合剤、任意選択の特性調節剤、例えば、透明伝導性フィルムのための架橋剤、湿潤剤、粘度調節剤および／または安定剤、ならびに任意選択的に金属伝導性薄層を含んでなることができる。当業者は、上記の明示的な範囲内の装てんポリマー中の厚さおよびナノプレート濃度の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。
【００５４】
所与の色の寄与のための所望の透明度を維持することができるように、銀ナノプレートのナノスケール特性は、ポリマーマトリクスを通しての良好な分布を提供することができる。一般に、本明細書で使用される場合、ナノスケールとは、粒子の少なくとも１つの寸法の平均（寸法カットオフ）が、約１００ｎｍ以下、さらなる実施形態において、約７５ｎｍ以下、そして追加的な実施形態において、約５０ｎｍ以下であることを意味する。したがって、適切なナノプレートは、寸法カットオフ以下の平均厚さ、および平均厚さより少なくとも１０倍大きく、ほぼ粒子の主軸に沿う他の２つの平均寸法を有する。出願人は、理論によって制限されることを望まないが、金属ナノプレートは、仮定された表面プラズモン共振を通しての径に基づいて調律された色の寄与を提供することができる。銀ナノプレートは、ポリビニルピロリドンコーティングまたは酸化ケイ素（シリカ）コーティングによって商業的に得ることができる。以下の実施例のように、本明細書に記載される技術を使用して、合成された金がコーティングされた銀ナノ粒子に関するデータが提供される。金および他の貴金属の不活性のために、貴金属がコーティングされた銀ナノプレートは、腐食および他の環境からの攻撃に関して安定となることができる。
【００５５】
透明装てんコーティングは、適切なコーティング方法を使用して、前駆体溶液をコーティングすることによって形成することができる。銀ナノプレートは、適切な適合性を有するコーティングを析出させるために選択された適切な溶媒中に組み込むことができる。適切な溶媒としては、一般に、例えば、水、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、例えば、グリコールエーテル、芳香族化合物、アルカンなど、およびその混合物が含まれる。特定の溶媒としては、例えば、水、エタノール、イソプロプルアルコール、イソブチルアルコール、３級ブチルアルコール、メチルエチルケトン、グリコールエーテル、メチルイソブチルケトン、トルエン、ヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、ＰＧＭＥＡ（２−メトキシ−１−メチルエチルアセテート）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、ギ酸、炭酸ジメチルまたはその混合物が含まれる。
【００５６】
一般に、コーティングのためのポリマー、一般に架橋性ポリマーは、市販のコーティング組成物として供給されるか、あるいはナノスケール着色剤および／または他の添加剤の添加のために、選択されたポリマー組成物によって配合することができる。通常の規約に続いて、結合剤に関して、ポリマーという用語は、追加の官能性を導入するために誘導化されることが可能であるオリゴマーを意味する。架橋剤、ならびに他の結合剤前駆体成分は、多官能性であることが可能であり、例えば、適切な架橋条件においてより高度な架橋ポリマー生成物を形成するために、３以上の官能基があってよく、これは、特定の構造次第で、官能化モノマーまたは官能化オリゴマーと考えられてよい。コーティングのための適切なポリマーは、例えば、放射線硬化性ポリマーおよび／または熱硬化性ポリマーを含むことができる。放射線硬化性ポリマーおよび／または熱硬化性ポリマーの適切な分類としては、例えば、ポリシロキサン、ポリシルセスキオキサン、ポリウレタン、アクリル樹脂、アクリルコポリマー、セルロースエーテルおよびエステル、ニトロセルロース、他の構造的ポリサッカリド、ポリエーテル、ポリエステル、ポリスチレン、ポリイミド、フルオロポリマー、スチレン−アクリレートコポリマー、スチレン−ブタジエンコポリマー、アクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー、ポリスルフィド、エポキシ含有ポリマー、そのコポリマーおよびその混合物が含まれる。適切な市販のコーティング組成物としては、例えば、Ｈｙｂｒｉｄ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．（Ｍｉｓｓｉｓｓｉｐｐｉ，ＵＳＡ）からのＰＯＳＳ（登録商標）Ｃｏａｔｉｎｇｓ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ  Ｈａｒｄｃｏａｔｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ（ＣＡ，ＵＳＡ）、デクセリアルズ株式会社（Ｄｅｘｅｒｉａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（日本）からのシリカ充てんシロキサンコーティング、ＳＤＣ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（ＣＡ，ＵＳＡ）からのＣｒｙｓｔａｌＣｏａｔ  ＵＶ硬化性コーティングからのコーティング溶液が含まれる。いくつかの望ましい特性を有するハードコーティングは、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｇｕらへの“Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｈａｒｄｃｏａｔｓ  ａｎｄ  Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｆｉｌｍｓ”と題された同時係属の米国特許出願公開第１４／７４１，１１９号明細書に記載される。いくつかの実施形態において、架橋性結合剤前駆体組成物は、モノマーに加えて、オリゴマーまたは低分子量ポリマーの有無にかかわらず、配合物中に非揮発性の比較的高分子量のモノマーを含んでなることができる。集合的に、モノマー、オリゴマーまたは低分子量ポリマーであることが可能である非揮発性の重合性化合物は、非揮発性ポリマー結合剤前駆体化合物と呼ぶことができる。
【００５７】
ポリマー濃度、および対応して、他の非揮発性薬剤の濃度は、選択されたコーティングプロセスのための適切な粘度などの、コーティング溶液の所望のレオロジーを達成するよう選択することができる。揮発性溶媒を区別する全非揮発性濃度を調整するために、溶媒を添加するか、または除去することが可能である。非揮発性物質の相対的な量は、最終コーティング組成物の組成を調整するように選択することができ、そして固体の全量は、乾燥コーティングの所望の厚さを達成するように調整されることができる。一般に、コーティング溶液は、約０．１重量％〜約８０重量％、さらなる実施形態において、約０．５重量％〜約６０重量％、そして追加的な実施形態において、約０．７５重量％〜約５５重量％の非揮発性成分の濃度を有することができる。当業者は、上記の特定の範囲内のポリマー濃度の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。
【００５８】
銀ナノプレートは、コーティング層を形成するために、コーティング溶液に組み込むことができる。コーティング前駆体溶液は、約０．０００１重量％〜約２重量％、さらなる実施形態において、約０．０００２５重量％〜約０．２重量％、そして追加的な実施形態において、約０．０００５重量％〜約０．０２重量％の銀ナノプレートを含むことができる。当業者は、上記の明示的な範囲内のコーティング溶液中の銀ナノプレートの追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。所望の、かつ適切な組成物が以下に記載されるように、架橋剤、湿潤剤、粘度調節剤、分散助剤、安定剤などの追加の添加剤を添加することができる。
【００５９】
いくつかの実施形態において、ポリマーナノプレートを有する透明コーティングは、銀ナノプレートを有さない対応するコーティングと比較して、約５パーセンテージポイント以下、さらなる実施形態において、約３パーセンテージポイント以下、そして追加的な実施形態において、約１．５パーセンテージポイント以下で、可視光の全透過の減少を引き起こすことが可能である。同じく、銀ナノプレートを有する透明コーティングは、いくつかの実施形態において、対応する未装てんコーティングと比較して、約１．５パーセンテージポイント以下、さらなる実施形態において、約１パーセンテージポイント以下、そして追加的な実施形態において、約０．６パーセンテージポイント以下で、曇りの増加を引き起こすことが可能である。当業者は、上記の明示的な範囲内の装てんポリマーコーティングによる光学特性の変性の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。対応する未装てんコーティングは、銀ナノプレートが不在である以外、成分の同一溶媒中濃度を有し、かつコーティングの最終厚さが、対応するコーティングとわずかに異なり得るように、同一様式で処理される。
【００６０】
コーティング前駆体溶液の析出のため、ディップコーティング、スプレーコーティング、ナイフエッジコーティング、バーコーティング、メイヤー（Ｍｅｙｅｒ）−ロッドコーティング、スロットダイコーティング、グラビア印刷、インクジェット印刷、スクリーン印刷、スピンコーティングなどのいずれかの妥当な析出方法も使用可能である。析出方法は、析出される液体の量に関し、そして溶液の濃度は、表面上の生成物コーティングの所望の厚さを提供するように調整することができる。分散によるコーティングの形成後、コーティングを乾燥させて液体を除去し、そして適切に架橋することができる。
【００６１】
透明伝導性フィルム
透明電気伝導性構造またはフィルムは、一般に、光学特性に有意に悪影響を及ぼさない電気伝導性を提供する金属伝導性薄層と、機械的支持ならびに伝導性要素の保護を提供する種々の追加的な層とを含んでなることができる。ポリマーオーバーコートを、金属伝導性薄層上に配置することができる。本明細書に記載されるナノスケール着色剤を、オーバーコート層、アンダーコート層および／または直接的に金属伝導性薄層中に配置することができる。追加的な実施形態において、電気伝導性層は、フィルムとして、または粒子として、伝導性金属酸化物を含んでなることができる。ナノスケール着色剤は、一般に、観察される白色度を改善する、透明フィルムのｂ＊値を低下させるか、またはフィルムに望ましい色相を提供するように選択することができる。
【００６２】
透明電気伝導性要素、例えば、フィルムは、いくつかの実施形態において、金属伝導性薄層を含んでなることができる。伝導性層は、光学透明度の望ましい量を提供するために一般に薄く、したがって、金属の被覆度は、伝導性要素の層中の非常に有意なギャップを有する。例えば、透明電気伝導性フィルムは、層に沿って析出された金属ナノワイヤーを含んでなることができ、そこでは、適切な伝導経路を提供するために十分な接触が、電子パーコレーションのために提供されることが可能である。他の実施形態において、透明電気伝導性フィルムは、所望の電気および光学特性を示すことが見出された、溶融金属ナノ構造化ネットワークを含んでなることができる。一般に、ナノワイヤーは、高い電気伝導率のために望ましくなる可能性がある、銀、金、インジウム、スズ、鉄、コバルト、プラチナ、パラジウム、ニッケル、コバルト、チタン、銅およびその合金などの広範囲の金属から形成可能である。市販の金属ナノワイヤーは、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｍｉｓｓｏｕｒｉ，ＵＳＡ）、Ｃａｎｇｚｈｏｕ  Ｎａｎｏ−Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｃｈｉｎａ）、Ｂｌｕｅ  Ｎａｎｏ（Ｎｏｒｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａ，ＵＳＡ）、ＥＭＦＵＴＵＲ（Ｓｐａｉｎ）、Ｓｅａｓｈｅｌｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＵＳＡ）、Ｃ３Ｎａｎｏ−Ａｉｄｅｎ（Ｋｏｒｅａ）、ｎａｎｏＣｏｍｐｏｓｉｘ（ＵＳＡ）、Ｎａｎｏｐｙｘｉｓ（Ｋｏｒｅａ）、Ｋ＆Ｂ（Ｋｏｒｅａ）、ＡＣＳ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｃｈｉｎａ）、ＫｅＣｈｕａｎｇ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｃｈｉｎａ）およびＮａｎｏｔｒｏｎｓ（ＵＳＡ）から入手可能である。代わりに、銀ナノワイヤーは、種々の周知の合成ルートまたはその変形を使用して合成可能でもある。
【００６３】
適切な実施形態のために、金属伝導性薄層は、基板の構造中に１層以上の層を有することが可能である基板上に形成されることができる。基板は、一般に、自立フィルムまたはシート構造として認識されることができる。アンダーコートとして記載される薄い溶液処理層は、基板フィルムの上面に沿って、そして金属伝導性薄層のすぐ下に、任意選択的に配置することができる。また、金属伝導性薄層は、基板の反対側の金属伝導性薄層の側面上にいくらかの保護を提供する１層以上の追加の層でコーティングされることができる。一般に、電気伝導性構造は、最終生成物においていずれかの配向で、すなわち、基板が外側に向いている状態で、または基板が、電気伝導性構造を支持する生成物の表面に対向している状態で配置することが可能である。いくつかの実施形態において、複数のコーティング、例えば、アンダーコート層および／またはオーバーコート層が適用されることが可能であり、そしてそれぞれの層が、選択されたナノスケール着色剤を有していても、または有していなくてもよい。
【００６４】
図１を参照して、全ての実施形態が全ての層を含むわけではないが、代表的な透明伝導性フィルム１００は、基板１０２、アンダーコート層１０４、金属伝導性薄層１０６、オーバーコート層１０８、光学的に透明な接着剤層１１０および保護表面層１１２を含んでなる。透明伝導性フィルムは、一般に、金属伝導性薄層、および金属伝導性薄層のそれぞれの側面上に少なくとも１層を含んでなる。透明伝導性フィルムの全厚さは、一般に、１０ミクロン〜約３ミリメートル（ｍｍ）、さらなる実施形態において、約１５ミクロン〜約２．５ｍｍ、そして他の実施形態において、約２５ミクロン〜約１．５ｍｍの厚さを有することができる。当業者は、上記の明示的な範囲内の厚さの追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。いくつかの実施形態において、製造されたままのフィルムの長さおよび幅は、さらなる処理のために、フィルムが生成物中に直接導入されることができるように、特定の用途に適切であるように選択することができる。加えて、または別の実施形態において、フィルムの幅は、特定の用途のために選択することができ、他方、フィルムの長さは、フィルムが使用のために望ましい長さに切断可能であることを予想して、長くなることが可能である。例えば、フィルムは、ロングシートまたはロールであることが可能である。同様に、いくつかの実施形態において、フィルムは、ロール上、または別の大型標準フォーマットにあることが可能であり、そしてフィルムの要素は、使用のために望ましい長さおよび幅に切断することができる。
【００６５】
基板１０２は、一般に、適切なポリマーまたはポリマーから形成される耐久性支持層を含んでなる。いくつかの実施形態において、基板は、約１０ミクロン〜約１．５ｍｍ、さらなる実施形態において、約１５ミクロン〜約１．２５ｍｍ、そして追加的な実施形態において、約２５ミクロン〜約１ｍｍの厚さを有する。当業者は、上記の明示的な範囲内の基板の厚さの追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。非常に良好な透明度、低い曇りおよび良好な保護能力を有する適切な光学的に透明なポリマーを基板のために使用することができる。適切なポリマーとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアクリレート、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、フルオロポリマー、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、ポリシロキサン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリノルボルネン、ポリエステル、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、環式オレフィンポリマー、環式オレフィンコポリマー、ポリカーボネート、そのコポリマーまたはそのブレンドなどが含まれる。適切な市販のポリカーボネート基板としては、例えば、Ｂａｙｅｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅから商業的に入手可能であるＭＡＫＲＯＦＯＬ  ＳＲ２４３  １−１  ＣＧ；ＴＡＰ  Ｐｌａｓｔｉｃｓから商業的に入手可能であるＴＡＰ（登録商標）Ｐｌａｓｔｉｃ；およびＳＡＢＩＣ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓから商業的に入手可能であるＬＥＸＡＮＴＭ  ８０１０ＣＤＥが含まれる。保護表面層１１２は、独立して、上記のこのパラグラフで記載される基板と同一の厚さ範囲および組成範囲を包含する厚さおよび組成を有することができる。
【００６６】
包含のために独立して選択可能な任意選択のアンダーコート層１０４および／または任意選択のオーバーコート層１０８は、それぞれ、金属伝導性薄層１０６の下または上に配置することができる。任意選択のコーティング１０４、１０８は、硬化性ポリマー、例えば、熱硬化性または放射線硬化性ポリマーを含んでなる。コーティング１０４、１０８のために適切なポリマーは、金属ナノワイヤーインクでの包含のための結合剤として以下に記載され、そしてポリマー、対応する架橋剤および添加剤のリストは、本明細書に明示された議論を繰り返すことなく、任意選択のコーティング１０４、１０８と等しく適用される。コーティング１０４、１０８は、約２５ｎｍ〜約２ミクロン、さらなる実施形態において、約４０ｎｍ〜約１．５ミクロン、そして追加的な実施形態において、約５０ｎｍ〜約１ミクロンの厚さを有することができる。当業者は、上記の明示的な範囲内のオーバーコート厚さの追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。一般に、オーバーコート層１０８の厚さは、金属伝導性薄層１０６に対して電気的接続が形成可能であるように、オーバーコート層１０８を通して電気伝導を可能にするが、いくつかの実施形態において、オーバーコートは、必ずしも全てではないが、いくつかの副層を通して電気伝導率が提供される副層を含んでなることができる。
【００６７】
任意選択の光学的に透明な接着剤層１１０は、約１０ミクロン〜約３００ミクロン、さらなる実施形態において、約１５ミクロン〜約２５０ミクロン、そして他の実施形態において、約２０ミクロン〜約２００ミクロンの厚さを有することができる。当業者は、上記の明示的な範囲内の光学的に透明な接着剤層の厚さの追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。適切な光学的に透明な接着剤は、コンタクト型接着剤であることが可能である。光学的に透明な接着剤としては、例えば、コーティング性組成物および接着テープが含まれる。ＵＶ硬化性液体光学的透明接着剤は、アクリルまたはポリシロキサンの化学的性質に基づいて利用可能である。適切な接着テープは、例えば、Ｌｉｎｔｅｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＭＯシリーズ）；Ｓａｉｎｔ  Ｇｏｂａｉｎ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ（ＤＦ７１３シリーズ）；Ｎｉｔｔｏ  Ａｍｅｒｉｃａｓ（Ｎｉｔｔｏ  Ｄｅｎｋｏ）（ＬＵＣＩＡＣＳ  ＣＳ９６２１ＴおよびＬＵＣＩＡＳ  ＣＳ９６２２Ｔ）；ＤＩＣ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ＤＡＩＴＡＣ  ＬＴシリーズ  ＯＣＡ、ＤＡＩＴＡＣ  ＷＳシリーズＯＣＡおよびＤＡＩＴＡＣ  ＺＢシリーズ）；ＰＡＮＡＣ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｆｉｌｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（ＰＡＮＡＣＬＥＡＮシリーズ）；Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ（３Ｍ，ＭｉｎｎｅｓｏｔａＵＳＡ−製品番号８１４６、８１７１、８１７２、８１７３および類似製品）ならびにＡｄｈｅｓｉｖｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ（例えば、製品８９３２）から商業的に入手可能である。
【００６８】
金属伝導性薄層１０６のための基板上に送達されるナノワイヤーの量は、透明性および電気伝導率の望ましい量を達成するための因子のバランスを含むことができる。ナノワイヤーネットワークの厚さは、原則として、走査型電子顕微鏡検査法を使用して評価することができるが、ネットワークは、光学透明度を提供するために比較的薄い可能性があり、このことによって、測定が複雑になる可能性がある。一般に、金属伝導性薄構造、例えば、溶融金属ナノワイヤーネットワークは、約５ミクロン以下、さらなる実施形態において、約２ミクロン以下、そして他の実施形態において、約１０ｎｍ〜約５００ｎｍの平均厚さを有するであろう。しかしながら、金属伝導性薄構造は、一般に、サブミクロン規模の有意な表面組織を有する比較的開放した構造である。ナノワイヤーの装てんレベルは、容易に評価可能であるネットワークの有用なパラメータを提供することができ、そして装てん値は、厚さに対する別のパラメータを提供する。したがって、本明細書で使用される場合、基板上へのナノワイヤーの装てんレベルは、一般に、１平方メートルの基板あたりのナノワイヤーのミリグラムとして示される。一般に、金属伝導性ネットワークは、溶融しているか、していないかにかかわらず、約０．１ミリグラム（ｍｇ）／ｍ２〜約３００ｍｇ／ｍ２、さらなる実施形態において、約０．５ｍｇ／ｍ２〜約２００ｍｇ／ｍ２、そして他の実施形態において、約１ｍｇ／ｍ２〜約１５０ｍｇ／ｍ２の装てんを有することができる。透明伝導性層は、約０．０５重量％〜約７０重量％、他の実施形態において、約０．０７５重量％〜約６０重量％、そしてさらなる実施形態において、約０．１重量％〜約５０重量％の金を含んでなることができる。当業者は、上記の明示的な範囲内の厚さ、金属装てんおよび濃度の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。金属伝導性薄層がパターン化される場合、厚さおよび装てんの議論は、金属がパターン化プロセスによって排除されないか、または有意に減少しない領域にのみ適用される。金属伝導性薄層は、ポリマー結合剤および他の加工助剤などに加えて、銀ナノプレートを含んでなることができる。透明ポリマー層中での装てんのために上記された銀ナノプレートの濃度範囲は、一般に、金属伝導性薄層にも当てはまる。別の様式で表すと、金属伝導性薄要素を形成するために使用される金属ナノワイヤー対銀ナノプレートの重量比は、約２５０：１〜約５：１、そしてさらなる実施形態において、約１００：１〜約１０：１であることが可能である。適切な実施形態において、金属伝導性薄層に組み込まれた銀ナノプレートが、溶融金属ナノ構造化ネットワークへと溶融または部分的に溶融していても、していなくてもよいが、明示的に記載されない限り、溶融金属ナノ構造化ネットワークを有する層中の銀ナノプレート、一般に、銀ナノプレートがネットワーク中に溶融していても、していなくてもよい構造を意味する。金属伝導性薄層での金属ナノプレートの導入によって、電気伝導率または色予想の有意な変化は観察されない。対応して、ナノスケール着色剤としての銀ナノプレートは、溶融金属ナノ構造化ネットワークに組み込まれた金属ナノワイヤーを意味しない。
【００６９】
一般に、透明伝導性フィルム１００の特性の成分に関する上記の全厚さの範囲内で、層１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２は、例えば、他の副層と異なる組成を有する副層に細分されることができる。例えば、オーバーコート層は、異なる特性強化成分を有する副層を含んでなることができる。したがって、より複雑な層の積層を形成することができる。副層は、特定の層の範囲内の他の副層と同様に処理されても、されなくてもよく、例えば、１つの副層をラミネートすることができるが、別の副層をコーティングまたは硬化することができる。例えば、コーティングにナノスケール着色剤を補充することができ、そしてこの層の上のさらなる層には、保護的硬度を提供するナノダイヤモンドなどの特性強化ナノ粒子を補充することができる。ナノダイヤモンドナノなどの特性強化粒子を有するポリマーコーティングは、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｖｉｒｋａｒらへの“Ｐｒｏｐｅｒｔｙ  Ｅｎｈａｎｃｉｎｇ  Ｆｉｌｌｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  ａｎｄ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍｓ”と題された同時係属の特許出願公開第２０１６／００９６９６７号明細書に記載されている。
【００７０】
いくつかの用途に関して、タッチセンサーの別個の領域などの望ましい機能性を導入するために、フィルムの電気伝導性部分をパターン化することが望ましい。パターン化は、他の位置が有効に金属を含まないように選択された位置において金属ナノワイヤーを印刷することによって、あるいはナノワイヤーが特定の実施形態において溶融する場合、ナノワイヤーの溶融の前および／または後に選択され位置から金属をエッチングまたは他の様式で除去して、基板表面上の金属装てんを変化させることによって実行可能である。適切な実施形態に関して、電気伝導率におけるハイコントラストは、パターン化が金属ナノワイヤーを選択的に溶融することによって実行可能であるように、本質的に同等の金属装てんによる層の溶融および非溶融部分の間で達成可能であることを発見した。溶融に基づくパターン化の能力は、例えば、溶融溶液または蒸気の選択的な送達によって、選択的にナノワイヤーを溶融することに基づく、有意な追加的なパターン化の選択肢を提供する。金属ナノワイヤーの選択的溶融に基づくパターン化は、上記の’８３３出願および’３８０出願に記載されている。
【００７１】
概要例として、溶融金属ナノ構造化ネットワークは、図２に示されるように、電気抵抗領域１２８、１３０、１３２、１３４で包囲された複数の電気伝導性経路１２２、１２４および１２６を有する基板表面１２０に沿って伝導性パターンを形成することができる。図２に示されるように、溶融領域は、電気伝導性経路１２２、１２４および１２６に対応する３つの別個の電気伝導性領域に対応する。３つの、独立して接続された伝導性領域が図２で例示されるが、所望であれば、２つ、４つ、または４より多い独立した伝導性経路または領域を有するパターンを形成することができることは理解される。多くの商業的利用のために、非常に複雑なパターンが、多数の要素によって形成可能である。特に、本明細書に記載されるフィルムのパターン化のために利用可能なパターン化技術によって、非常に微細なパターンを高解像度特徴で形成することができる。同様に、特定の伝導性領域の形状は、所望であれば、選択することができる。
【００７２】
透明伝導性フィルムは、一般に、フィルムの機能的特徴を形成するために析出される金属伝導性薄要素の周囲に構築される。種々の層が、コーティングされるか、ラミネートされるか、または適切なフィルム処理方法を使用して構造に添加される。金属伝導性薄層の析出は、溶融金属ナノ構造化層に関して、以下にさらに記載されるが、未溶融金属ナノワイヤーコーティングは、溶融成分が不在であることを除き、同様に析出することができる。
【００７３】
金属伝導性薄層は、一般に、基板に溶液コーティングされ、これは、金属伝導性薄層に隣接するアンダーコートを次いで形成する、基板の上部のコーティング層を有していても、または有していなくてもよい。オーバーコートは、いくつかの実施形態において、金属伝導性薄層上に溶液コーティングされることができる。ＵＶ光、熱または他の放射線の適用による架橋は、コーティング層および／または金属伝導性薄層中のポリマー結合剤を架橋するために実行可能であり、これは、１ステップまたは複数ステップで実行可能である。
【００７４】
金属伝導性薄層
金属伝導性薄層は、一般に、金属ナノワイヤーから形成される。十分に装てんおよび選択されたナノワイヤー特性によって、対応する適切な光学特性とともに、妥当な電気伝導率をナノワイヤーで達成することができる。本明細書に記載される安定化フィルム構造は、種々の金属伝導性薄構造を有するフィルムのための所望の性能をもたらすことができると予想される。しかしながら、特に望マしい特性は、溶融金属ナノ構造化ネットワークで達成された。
【００７５】
上記で要約されたように、金属ナノワイヤー溶融を達成するために、いくつかの実際的な方法が開発された。金属装てんは、良好な光学特性とともに電気伝導率の所望のレベルを達成するために、釣り合いを取ることができる。一般に、金属ナノワイヤー処理は、第１のインクが金属ナノワイヤーを含んでなり、かつ第２のインクが溶融組成物を含んでなる２種のインクの析出によって、または金属ナノワイヤー分散体中に溶融要素を組み合わせるインクの析出によって達成することができる。インクは、さらに、追加の加工助剤、結合剤などを含んでいても、または含んでなくてもよい。特定のインクシステムに適合するように、適切なパターン化方法を選択することができる。
【００７６】
一般に、金属ナノ構造化ネットワークの形成のための１種以上の溶液またはインクは、集合的に、良好に分散した金属ナノワイヤー、溶融剤および任意選択の追加成分、例えば、ポリマー結合剤、架橋剤、湿潤剤、例えば、界面活性剤、増粘剤、分散剤、他の任意選択の添加剤またはその組合せを含んでなることができる。金属ナノワイヤーインクおよび／または溶融溶液のための溶媒は、ナノワイヤーインクと別個である場合、水性溶媒、有機溶媒またはその混合物を含んでなることができる。特に、適切な溶媒としては、例えば、水、アルコール、ケトン、エステル、エーテル、例えば、グリコールエーテル、芳香族化合物、アルカンなどおよびその混合物が含まれる。特定の溶媒としては、例えば、水、エタノール、イソプロプルアルコール、イソブチルアルコール、３級ブチルアルコール、メチルエチルケトン、グリコールエーテル、メチルイソブチルケトン、トルエン、ヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸エチル、ＰＧＭＥＡ（２−メトキシ−１−メチルエチルアセテート）、炭酸ジメチルまたはその混合物が含まれる。溶媒は、金属ナノワイヤーの良好な分散を形成する能力に基づいて選択されるべきであるが、溶媒は、添加剤が溶媒中で溶解性であるように、他の選択された添加剤とも適合性があるべきである。溶融剤が、金属ナノワイヤーの単一溶液に含まれる実施形態に関して、溶媒またはその成分は、アルコールなどの溶融溶液の重要な成分であっても、またはそうでなくてもよく、かつ所望であれば、それに応じて選択されることができる。
【００７７】
１インクまたは２インク構成のいずれかにおける金属ナノワイヤーインクは、約０．０１〜約１重量％の金属ナノワイヤー、さらなる実施形態において、約０．０２〜約０．７５重量％の金属ナノワイヤー、そして追加的な実施形態において、約０．０４〜約０．５重量％の金属ナノワイヤーを含むことができる。当業者は、上記の明示的な範囲内の金属ナノワイヤー濃度の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。金属ナノワイヤーの濃度は、基板表面上の金属装てん、ならびにインクの物理的特性に影響を与える。
【００７８】
一般に、ナノワイヤーは、高い電気伝導率のために望ましくなる可能性がある、銀、金、インジウム、スズ、鉄、コバルト、プラチナ、パラジウム、ニッケル、コバルト、チタン、銅およびその合金などの広範囲の金属から形成可能である。市販の金属ナノワイヤーは、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｍｉｓｓｏｕｒｉ，ＵＳＡ）、Ｃａｎｇｚｈｏｕ  Ｎａｎｏ−Ｃｈａｎｎｅｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ．（Ｃｈｉｎａ）、Ｂｌｕｅ  Ｎａｎｏ（Ｎｏｒｔｈ  Ｃａｒｏｌｉｎａ，ＵＳＡ）、ＥＭＦＵＴＵＲ（Ｓｐａｉｎ）、Ｓｅａｓｈｅｌｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，ＵＳＡ）、Ａｉｄｅｎ（Ｋｏｒｅａ）、ｎａｎｏＣｏｍｐｏｓｉｘ（ＵＳＡ）、Ｎａｎｏｐｙｘｉｓ（Ｋｏｒｅａ）、Ｋ＆Ｂ（Ｋｏｒｅａ）、ＡＣＳ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｃｈｉｎａ）、ＫｅＣｈｕａｎｇ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｃｈｉｎａ）およびＮａｎｏｔｒｏｎｓ（ＵＳＡ）から入手可能である。銀は、特に優れた電気伝導率を提供し、そして市販の銀ナノワイヤーが入手可能である。代わりに、銀ナノワイヤーは、種々の周知の合成ルートまたはその変形を使用して合成可能でもある。良好な透明度および低い曇りを有するために、ナノワイヤーが小さい直径の範囲を有することが望ましい。特に、金属ナノワイヤーが、約２５０ｎｍ以下、さらなる実施形態において、１５０ｎｍ以下、そして他の実施形態において、約１０ｎｍ〜約１２０ｎｍの平均直径を有することが望ましい。平均長さに関しては、より長い長さを有するナノワイヤーは、ネットワーク中で、より良好な電気伝導率を提供することが予想される。一般に、金属ナノワイヤーは、少なくとも１ミクロン、さらなる実施形態において、少なくとも２．５ミクロン、そして他の実施形態において、約５ミクロン〜約１００ミクロンの平均長さを有することができるが、将来開発される改善された合成技術によって、より長いナノワイヤーが可能になり得る。アスペクト比は、平均直径で割った平均長さの比として明示されることができ、そしていくつかの実施形態において、ナノワイヤーは、少なくとも約２５、さらなる実施形態において、約５０〜約１０，０００、そして追加的な実施形態において、約１００〜約２０００のアスペクト比を有することができる。当業者は、上記の明示的な範囲内のナノワイヤー寸法の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。
【００７９】
ポリマー結合剤および溶媒は、一般に、ポリマー結合剤が溶媒中で可溶性または分散可能であるように、一貫して選択される。適切な実施形態において、金属ナノワイヤーインクは、一般に、約０．０２〜約５重量パーセントの結合剤、さらなる実施形態において、約０．０５〜約４重量パーセントの結合剤、そして追加的な実施形態において、約０．１〜約２．５重量パーセントの結合剤を含んでなる。いくつかの実施形態において、ポリマー結合剤は、放射線架橋性有機ポリマーおよび／または熱硬化性有機結合剤などの架橋性有機ポリマーを含んでなる。結合剤の架橋を促進するために、金属ナノワイヤーインクは、いくつかの実施形態において、約０．０００５重量％〜約１重量％、さらなる実施形態において、約０．００２重量％〜約０．５重量％、そして追加的な実施形態において、約０．００５重量％〜約０．２５重量％の架橋剤を含んでなることができる。ナノワイヤーインクは、任意選択的に、レオロジー変性剤またはその組合せを含んでなることができる。いくつかの実施形態において、インクは、表面張力を低下させるための湿潤剤または界面活性剤を含んでなることができ、そして湿潤剤は、コーティング特性を改善するために有用となることが可能である。湿潤剤は、一般に、溶媒中で溶解性である。いくつかの実施形態において、ナノワイヤーインクは、約０．０１重量パーセント〜約１重量パーセント、さらなる実施形態において、約０．０２〜約０．７５重量パーセント、そして他の実施形態において、約０．０３〜約０．６の重量パーセントの湿潤剤を含んでなることができる。増粘剤は、任意選択的に、分散体を安定させて、そして沈降を減少させるか、または排除するレオロジー変性剤として使用することができる。いくつかの実施形態において、ナノワイヤーインクは、任意選択的に、約０．０５〜約５重量パーセント、さらなる実施形態において、約０．０７５〜約４重量パーセント、そして他の実施形態において、約０．１〜約３重量パーセントの増粘剤を含んでなることができる。当業者は、上記の明示的な範囲内の結合剤、湿潤剤および増粘剤濃度の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。
【００８０】
ポリマー結合剤の範囲は、金属ナノワイヤー用の溶媒中に溶解／分散するために適切であることが可能であり、そして適切な結合剤としては、コーティング用途のために開発されたポリマーが含まれる。ハードコートポリマー、例えば、放射線硬化性コーティングは、例えば、水または非水溶媒中での溶解のために選択可能な適用の範囲のためのハードコート材料として、商業的に入手可能である。放射線硬化性ポリマーおよび／または熱硬化性ポリマーの適切な分類としては、例えば、ポリウレタン、アクリル樹脂、アクリルコポリマー、セルロースエーテルおよびエステル、他の不水溶性構造ポリサッカリド、ポリエーテル、ポリエステル、エポキシ含有ポリマーおよびその混合物が含まれる。市販のポリマー結合剤の例としては、例えば、ＮＥＯＣＲＹＬ（登録商標）ブランドアクリル樹脂（ＤＭＳ  ＮｅｏＲｅｓｉｎｓ）、ＪＯＮＣＲＹＬ（登録商標）ブランドアクリルコポリマー（ＢＡＳＦ  Ｒｅｓｉｎｓ）、ＥＬＶＡＣＩＴＥ（登録商標）ブランドアクリル樹脂（Ｌｕｃｉｔｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）、ＳＡＮＣＵＲＥ（登録商標）ブランドウレタン（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、セルロースアセテートブチレートポリマー（Ｅａｓｔｍａｎ（商標）ＣｈｅｍｉｃａｌからのＣＡＢブランド）、ＢＡＹＨＹＤＲＯＬ（商標）ブランドポリウレタン分散体（Ｂａｙｅｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ）、ＵＣＥＣＯＡＴ（登録商標）ブランドポリウレタン分散体（Ｃｙｔｅｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．）、ＭＯＷＩＴＯＬ（登録商標）ブランドポリビニルブチラール（Ｋｕｒａｒａｙ  Ａｍｅｒｉｃａ，Ｉｎｃ．）、セルロースエーテル、例えば、エチルセルロースまたはヒドロキシプロピルメチルセルロース、他のポリサッカリドベースのポリマー、例えば、キトサンおよびペクチン、ポリ酢酸ビニルのような合成ポリマーなどが含まれる。ポリマー結合剤は、放射線への曝露時に自己架橋可能であり、かつ／またはそれらは、光開始剤または他の架橋剤によって架橋可能である。いくつかの実施形態において光開始剤は、放射線への曝露時にラジカルを形成し得、次いで、ラジカルは、ラジカル重合機構に基づいて架橋反応を誘発する。適切な光開始剤としては、例えば、ＩＲＧＡＣＵＲＥ（登録商標）ブランド（ＢＡＳＦ）、ＧＥＮＯＣＵＲＥ（商標）ブランド（Ｒａｈｎ  ＵＳＡ  Ｃｏｒｐ．）およびＤＯＵＢＬＥＣＵＲＥ（登録商標）ブランド（Ｄｏｕｂｌｅ  Ｂｏｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄ．，Ｃｏ，Ｌｔｄ．）などの商業的に入手可能な製品、その組合せなどが含まれる。
【００８１】
湿潤剤は、金属ナノワイヤーインクのコーティング性、ならびに金属ナノワイヤー分散体の品質を改善するために使用することができる。特に、湿潤剤は、インクがコーティング後に表面上に良好に延展するように、インクの表面エネルギーを低下させることができる。湿潤剤は、界面活性剤および／または分散剤であることが可能である。界面活性剤は、表面エネルギーを低下させるように機能する材料の分類であり、そして界面活性剤は、材料の溶解性を改善することができる。界面活性剤は、一般に、その性質に寄与する、分子の親水性部分および分子の疎水性部分を有する。非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性イオン性界面活性剤などの広範囲の界面活性剤が商業的に入手可能である。いくつかの実施形態において、界面活性剤と関連する特性が問題ではない場合、非界面活性剤の湿潤剤、例えば、分散剤は、当該技術分野においても既知であり、そしてインクの浸潤能力を改善するために有効となることが可能である。適切な市販の湿潤剤としては、例えば、ＣＯＡＴＯＳＩＬ（商標）ブランドエポキシ官能化シランオリゴマー（Ｍｏｍｅｎｔｕｍ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、ＳＩＬＷＥＴ（商標）ブランドオルガノシロキサン界面活性剤（Ｍｏｍｅｎｔｕｍ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、ＴＨＥＴＡＷＥＴ（商標）ブランド短鎖非イオン性フルオロ界面活性剤（（ＩＣＴ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．）、ＺＥＴＡＳＰＥＲＳＥ（登録商標）ブランドポリマー分散剤（Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｉｎｃ．）、ＳＯＬＳＰＥＲＳＥ（登録商標）ブランドポリマー分散剤（Ｌｕｂｒｉｚｏｌ）、ＸＯＡＮＯＮＳ  ＷＥ−Ｄ５４５界面活性剤（Ａｎｈｕｉ  Ｘｏａｎｏｎｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．，Ｌｔｄ）、ＥＦＫＡ（商標）ＰＵ  ４００９ポリマー分散剤（ＢＡＳＦ）、ＭＡＳＵＲＦ  ＦＰ−８１５ＣＰ、ＭＡＳＵＲＦ  ＦＳ−９１０（Ｍａｓｏｎ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）、ＮＯＶＥＣ（商標）ＦＣ−４４３０フッ化界面活性剤（３Ｍ）、その混合物などが含まれる。
【００８２】
増粘剤は、金属ナノワイヤーインクからの固体の沈降を減少または排除することによって、分散体の安定性を改善するために使用することができる。増粘剤は、インクの粘度または他の流体特性を有意に変化させても、またはさせなくてもよい。適切な増粘剤は、商業的に入手可能であって、そして、例えば、変性された尿素のＣＲＡＹＶＡＬＬＡＣ（商標）ブランド、例えば、ＬＡ−１００（Ｃｒａｙ  Ｖａｌｌｅｙ  Ａｃｒｙｌｉｃｓ，ＵＳＡ）、ポリアクリルアミド、ＴＨＩＸＯＬ（商標）５３Ｌブランドアクリル増粘剤、ＣＯＡＰＵＲ（商標）２０２５、ＣＯＡＰＵＲ（商標）８３０Ｗ、ＣＯＡＰＵＲ（商標）６０５０、ＣＯＡＰＵＲ（商標）ＸＳ７１（Ｃｏａｔｅｘ，Ｉｎｃ．）、変性された尿素のＢＹＫ（登録商標）ブランド（ＢＹＫ  Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ）、Ａｃｒｙｓｏｌ  ＤＲ  ７３、Ａｃｒｙｓｏｌ  ＲＭ−９９５、Ａｃｒｙｓｏｌ  ＲＭ−８Ｗ（Ｄｏｗ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）、Ａｑｕａｆｌｏｗ  ＮＨＳ−３００、Ａｑｕａｆｌｏｗ  ＸＬ−５３０疎水性ポリエーテル増粘剤（Ａｓｈｌａｎｄ  Ｉｎｃ．）、Ｂｏｒｃｈｉ  Ｇｅｌ  Ｌ  ７５  Ｎ、Ｂｏｒｃｈｉ  Ｇｅｌ  ＰＷ２５（ＯＭＧ  Ｂｏｒｃｈｅｒｓ）などが含まれる。
【００８３】
上記のとおり、金属伝導性薄層を析出するためのインクは、さらに、銀ナノプレートを含んでなることができる。金属伝導性薄層を形成するための溶液は、約０．０００１重量％〜約２．５重量％の銀ナノプレート、さらなる実施形態において、約０．０００２重量％〜約２重量％、そして追加的な実施形態において、約０．０００５〜約１．５重量％の銀ナノプレートを含んでなることができる。当業者は、上記の明示的な範囲内の銀ナノプレート濃度の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。
【００８４】
追加の添加剤は、一般に、それぞれ、約５重量パーセント以下、さらなる実施形態において、約２重量パーセント以下、そしてさらなる実施形態において、約１重量パーセント以下の量で金属ナノワイヤーインクに添加することができる。他の添加剤としては、例えば、酸化防止剤、ＵＶ安定剤、脱泡剤または消泡剤、沈降防止剤、粘度改質剤などを含むことができる。
【００８５】
上記のとおり、金属ナノワイヤーの溶融は、種々の薬剤によって達成可能である。理論によって制限されることを望まないが、溶融剤は、金属イオンを動態化すると考えられ、そして自由エネルギーは、溶融プロセスにおいて低下するように思われる。過度の金属移動または増大は、いくつかの実施形態において、光学特性の悪化を導き得、したがって、所望の結果は、一般に、短時間で、望ましい光学特性を維持しながら、望ましい電気伝導率を得るために十分な溶融を生じるように妥当に制御された様式での均衡のシフトによって達成することができる。いくつかの実施形態において、溶融プロセスの開始は、成分の濃度を増加させるための溶液の部分乾燥によって制御されることが可能であり、そして溶融プロセスのクエンチングは、例えば、金属層のすすぎ、またはさらなる仕上によって達成することができる。溶融剤は、金属ナノワイヤーと一緒に単一インク中に組み込むことができる。１インク溶液は、溶融プロセスの適切な制御を提供することができる。
【００８６】
いくつかの実施形態において、ナノワイヤー薄フィルムが最初に析出されるプロセスが使用され、そして別のインクの析出の有無にかかわらず、その後の処理によって、電気伝導性の金属ナノ構造化ネットワーク中への金属ナノワイヤーの溶融が提供される。溶融プロセスは、溶融蒸気への制御された曝露および／または溶液中の溶融剤の析出によって実行可能である。金属伝導性薄層は、一般に、選択された基板表面上で形成される。析出されたままのナノワイヤーフィルムは、一般に、乾燥され、溶媒が除去される。処理は、フィルムのパターン化のために適合することが可能である。
【００８７】
金属ナノワイヤーインクの析出のため、ディップコーティング、スプレーコーティング、ナイフエッジコーティング、バーコーティング、メイヤー（Ｍｅｙｅｒ）−ロッドコーティング、スロットダイコーティング、グラビア印刷、スピンコーティングなどのいずれかの妥当な析出方法も使用可能である。インクは、望ましい析出方法のための添加剤によって適切に調整された、粘度などの特性を有することができる。同様に、析出方法は、析出された液体の量に関し、そしてインクの濃度は、表面上の所望の金属ナノワイヤーの装てんを提供するように調整することができる。分散によるコーティングの形成後、金属伝導性薄層を乾燥させて、液体を除去することができる。
【００８８】
フィルムは、例えば、ヒートガン、オーブン、熱ランプなどによって乾燥することができるが、風紀乾燥可能であるフィルムが、いくつかの実施形態において望ましくなる可能性がある。いくつかの実施形態において、フィルムは、乾燥間に、約５０℃〜約１５０℃の温度まで加熱可能である。乾燥後、フィルムを１回以上、例えば、エタノールまたはイソプロプルアルコールなどのアルコールまたは他の溶媒または溶媒ブレンドで洗浄して、過剰量の固体を除去し、曇りを低下させることができる。パターン化は、いくつかの都合のよい様式で達成することができる。例えば、金属ナノワイヤーの印刷は、直接パターン化をもたらすことができる。さらに、または代わりに、リソグラフ技術および／またはアブレーション方法を使用して、溶融前または後に、パターンを形成するために金属ナノワイヤーの一部分を除去ることができる。上記のように、１層以上のオーバーコート層を、金属伝導性薄層上に適用することができる。
【００８９】
金属伝導性薄層を被覆する光学的に透明な接着層およびより厚い保護フィルムは、伝導性層との電気的接続を提供するために適切な位置で、正孔などを有するように形成することができる。一般に、これらのポリマーシートの処理のために、種々のポリマーフィルム処理技術および装置を使用することができ、このような装置および技術は、当該技術分野において良好に開発されており、そして将来開発される処理技術および装置は、本明細書の材料に対応して適合可能である。
【００９０】
色相調整フィルムの特徴
銀ナノプレートは、一般に、許容範囲内の量以上に全透明度を減少させることなく、透明フィルムの望ましい色調整を提供するように選択される。透明度減少の許容範囲内の量は、適用に特定であり得る。いくつかの実施形態において、銀ナノプレートを有するフィルムが、継続的な低い曇りを有することがさらに望ましい。特に、銀ナノプレートは、曇りに対する低い寄与を有する良好な色調整を提供することがわかった。一般に、透明フィルムは、さらに、金属伝導性薄層などの透明伝導性層を含んでなる。
【００９１】
金属伝導性薄層に関して、銀ナノプレートは、ＣＩＥ色スケールにおけるｂ＊の全体値を低下させるように選択され得る。高度に伝導性の金属伝導性薄層が黄色っぽい色を有することを判明することができ、そしてｂ＊を低下させることによって、フィルムのより白い外観をもたらすことができる。実施例で実証されるように、いくつかの特定の銀ナノプレートは、フィルムのｂ＊値を首尾よく低下させることが見出された。さらに、または代わりに、選択された色または色パターンは、選択された銀ナノプレートの組み込みによって導入可能である。例えば、着色パネルのパターンを導入することができる。
【００９２】
いくつかの実施形態において、銀ナノプレートは、銀ナノプレートを含まない対応するフィルムと比較して、少なくとも約０．２、さらなる実施形態において、少なくとも約０．２５、そして追加的な実施形態において、少なくとも約０．３のｂ＊における減少をもたらすことができる。また、透明フィルムのｂ＊の絶対値が、１．２以下、さらなる実施形態において、１．１以下、そして追加的な実施形態において、１．０以下であることが望ましくなる可能性がある。所望のより白色の透過性を有する実施形態に関して、銀ナノプレートを有するフィルムのａ＊の絶対値は、約１以下、追加的な実施形態において、約０．６５以下、他の実施形態において、約０．６以下、そしてさらなる実施形態において、約０．５以下であることが可能である。当業者は、上記の明示的な範囲内の光学パラメータの追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。ｂ＊およびａ＊の値は、標準ＣＩＥ  ＤＥ２０００，Ｃｅｎｔｅｒ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  ｏｎ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ（Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ  ｄｅ  Ｌ’Ｅｃｌａｉｒａｇｅ）の方程式を使用して評価することができる。参照によって本明細書に組み込まれる、Ｃｏｌｏｒｉｍｅｔｒｙ，３ｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，ＣＩＥ，２００４を参照のこと。これらの計算は、ＳｐｅｃｔｒａＭａｇｉｃ（商標）ＮＸソフトウェアを備えたＫｏｎｉｃａ  Ｍｉｎｏｌｔａ  Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ  ＣＭ−３７００Ａなどの市販の分光光度計を使用して実行することができる。
【００９３】
透明伝導性フィルムの一般的な電気および光学特性は、以下のセクションで示され、そしてこれらの特性に及ぼす銀ナノプレートの影響の範囲は、以下に論じられる。透明伝導性フィルムのための透明コーティング中への組み込み、または金属伝導性薄層の形成のためのインクへの直接的な組み込みのため、装てんされたオーバーコートは、一般に、銀ナノプレートを含まない同等のフィルムと比較して、薄いオーバーコートを有する金属伝導性薄層のシート抵抗を有意に増加させることなく、そしていくつかの実施形態において、シート抵抗は、銀ナノプレートを含まない対応するフィルムと比較して、約２０％以下、さらなる実施形態において、約１５％以下、そして追加的な実施形態において、約１０％以下増加する。ｂ＊の望ましい減少を達成しながら、銀ナノプレートは、透過パーセントの単位での入射可視光に対する全透過を、銀ナノプレートを含まない対応するフィルムと比較して、いくつかの実施形態において、約３未満、さらなる実施形態において、約２未満、そしていくつかの実施形態において、約１．５未満減少させることができる。また、曇りが、フィルム中の銀ナノプレートに対して大量に増加しないことが望ましくなる可能性がある。いくつかの実施形態において、曇りは、パーセント単位で測定された曇りの値において、銀ナノプレートを含まない対応するフィルムと比較して、約０．５以下、さらなる実施形態において、約０．４以下、追加的な実施形態において、約０．３以下、他の実施形態において、約０．２５以下、いくつかの実施形態において、約０．２以下、そして追加的な実施形態において、約０．１５以下増加可能である。銀ナノプレートを有するいくつかの実施形態において、曇りは、実際に縮小することが観察され、したがって、現在まで試験されたナノスケール顔料は曇りを増加させるが、適切な濃度の銀ナノプレートを使用して、透過光の白色度を改善することに加えて、曇りを減少するために使用することができる。当業者は、上記の明示的な範囲内のシート抵抗増加、全透過変化および曇り変化の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。
【００９４】
透明伝導性フィルム−電気および光学特性
金属伝導性薄層、例えば、溶融金属ナノ構造化ネットワークは、良好な光学特性を提供ながら、低い電気抵抗を提供することができる。したがって、フィルムは、透明伝導性電極などとして有用となる可能性がある。透明伝導性電極は、太陽電池の受光面に沿っての電極などの広範囲の用途のために適切となる可能性がある。ディスプレイおよび特にタッチスクリーンのために、フィルムは、フィルムによって形成された電気伝導性パターンを提供するためにパターン化されることができる。パターン化フィルムを有する基板は、一般に、パターンのそれぞれの部分において良好な光学特性を有する。
【００９５】
薄フィルムの電気抵抗は、シート抵抗力として表すことができ、それは、測定プロセスに関連するパラメータによって、バルク電気抵抗値から値を区別するためにオームパースクエア（Ω／□またはオーム／ｓｑ）の単位で報告される。フィルムのシート抵抗は、一般に、４点プローブ測定または別の適切なプロセスを使用して測定される。いくつかの実施形態において、溶融金属ナノワイヤーネットワークは、約３００オーム／ｓｑ以下、さらなる実施形態において、約２００オーム／ｓｑ以下、追加的な実施形態において、約１００オーム／ｓｑ以下、そして他の実施形態において、約６０オーム／ｓｑ以下のシート抵抗を有することができる。当業者は、上記の明示的な範囲内のシート抵抗の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。特定の用途次第で、デバイス中で使用するためのシート抵抗の商業的明細は、追加的なコストが含まれ得る場合など、シート抵抗の値を低下させるために必ずしも関連しなくてもよく、そして現在商業的に適切な値は、例えば、異なる品質および／またはサイズのタッチスクリーンのための標的値として、２７０オーム／ｓｑ、対１５０オーム／ｓｑ、対１００オーム／ｓｑ、対５０オーム／ｓｑ、対４０オーム／ｓｑ、対３０オーム／ｓｑ以下であってよく、そしてこれらの値のそれぞれは、範囲の終点としての特定の値の間の範囲、例えば、２７０オーム／ｓｑ〜１５０オーム／ｓｑ、２７０オーム／ｓｑ〜１００オーム／ｓｑ、１５０オーム／ｓｑ〜１００オーム／ｓｑなどを定義し、そして１５の特定の範囲が定義される。したがって、より低コストのフィルムは、わずかにより高いシート抵抗値と引き換えに、特定の用途に適切となり得る。一般に、シート抵抗は、ナノワイヤーの装填を増加させることによって減少することが可能であるが、増加した装てんは、他の見地からの望ましくあり得ず、そして金属装てんは、シート抵抗の低値を達成するための多くの要因の中の１つのみの要因である。
【００９６】
透明伝導性フィルムとしての用途のために、溶融金属ナノワイヤーネットワークまたは他の金属伝導性薄層が、良好な光学透明度を維持することが望ましい。原則として、光学透明度は、透明度の減少を導くより高い装てん量による装てんと逆相関があるが、ネットワークの処理も、有意に透明度に影響を与えることができる。また、ポリマー結合剤および他の添加剤は、良好な光学透明度を維持するように選択することができる。光学透明度は、基板を通る透過光と比較して評価することができる。例えば、本明細書に記載された伝導性フィルムの透明度は、ＵＶ−可視分光測光器を使用して、そして伝導性フィルムおよび支持基板を通る全透過を測定することによって、測定することができる。透過率は、入射光強度（Ｉｏ）に対する透過光強度（Ｉ）の比率である。フィルムを通る透過率（Ｔｆｉｌｍ）は、支持基板を通しての透過率（Ｔｓｕｂ）によって、測定された全透過度（Ｔ）を割ることによって概算することができる。（Ｔ＝Ｉ／ＩｏおよびＴ／Ｔｓｕｂ＝（Ｉ／Ｉｏ）／（Ｉｓｕｂ／Ｉｏ）＝Ｉ／Ｉｓｕｂ＝Ｔｆｉｌｍ）したがって、報告された全透過は、伝導性層、オーバーコートまたは他の成分単独の透過を得るために、基板を通しての透過を取り除くために修正されることができる。一般に、可視スペクトルを横切っての良好な光学透明度を有することが望ましいが、便宜上、光透過は、光の５５０ｎｍの波長において報告することができる。代わりに、またはさらに、透過は、光の４００ｎｍ〜７００ｎｍの波長の全透過度として報告することができ、そしてこのような結果を以下の実施例に報告する。一般に、溶融金属ナノワイヤーフィルムに関して、５５０ｎｍ透過率および４００ｎｍ〜７００ｎｍの全透過度（または便宜上、「全透過度」のみ）の測定は、定性的に異ならない。いくつかの実施形態において、溶融ネットワークによって形成されたフィルムは、少なくとも８０％、さらなる実施形態において、少なくとも約８５％、追加的な実施形態において、少なくとも約９０％、他の実施形態において、少なくとも約９４％、そしていくつかの実施形態において、約９５％〜約９９％の全透過度（ＴＴ％）を有する。透明ポリマー基板上のフィルムの透明度は、参照によって本明細書に組み込まれる、標準ＡＳＴＭ  Ｄ１００３（“Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｈａｚｅ  ａｎｄ  Ｌｕｍｉｎｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ  ｏｆ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ”）を使用して評価することができる。当業者は、上記の明示的な範囲内の透過度の追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。基板に関して以下の実施例においてフィルムの測定された光学特性を調整する場合、フィルムは、非常に良好な透過良および曇り値を有し、これは、観察された低いシート抵抗とともに達成される。
【００９７】
溶融金属ネットワークは、望ましく低いシート抵抗を有しながら、可視光の高い全透過とともに、低い曇りも有することができる。曇りは、上記で参照されたＡＳＴＭ  Ｄ１００３に基づいて視程計を使用して測定することができ、そして基板の曇り寄与は、透明伝導性フィルムの曇り値を提供するために除去することができる。いくつかの実施形態において、焼成ネットワークフィルムは、約１．２％以下、さらなる実施形態において、約１．１％以下、追加的な実施形態において、約１．０％以下、そして他の実施形態において、約０．９％〜約０．２％の曇り値を有することができる。適切に選択された銀ナノワイヤーを有する実施例において記載されるように、非常に低い曇り値およびシート抵抗が同時に達成された。装てんは、なお良好なシート抵抗値を有しながら、非常に低い曇り値が可能であるように、シート抵抗および曇り値の釣り合いを保つように調整することができる。特に、少なくとも約４５オーム／ｓｑのシート抵抗値を有しながら、０．８％以下、さらなる実施形態において、約０．４％〜約０．７％の曇り値を達成することができる。また、約３０オーム／ｓｑ〜約４５オーム／ｓｑのシート抵抗値を有しながら、０．７％〜約１．２％、そしていくつかの実施形態において、約０．７５％〜約１．０５％の曇り値を達成することもできる。これら全てのフィルムは、良好な光学透明度を維持した。当業者は、上記の明示的な範囲内の曇りの追加的範囲が考えられ、そして本開示の範囲内であることを認識するであろう。
【００９８】
多層フィルムの対応する特性に関して、追加成分は、一般に、光学特性にわずかな影響を与えるよう選択され、そして種々のコーティングおよび基板は、透明要素での使用のために商業的に入手可能である。適切な光学コーティング、基板および関連材料は上記に要約される。構造材料のいくつかは、電気的に絶縁可能であり、そしてより厚い絶縁層が使用される場合、フィルムは、絶縁層を通してのギャップまたは空隙が、他の包埋された電気伝導性要素への接近および電気的接触を提供することができる位置を提供するようにパターン化されることができる。
【実施例】
【００９９】
実施例１．２ステップＨ２Ｏ２添加による銀ナノプレートの高濃度合成（０．１２ｍｇ／ｍＬ）
本実施例は、ナノプレートの有効な高濃度合成を実証し、そして結果は、ベースプロセスに関して、およびベース合成プロセスの変形に関して提示される。
【０１００】
有効なスケールアップ反応は、同様に公開された手順（Ｚｈａｎｇ  ＪＡＣＳ、補足材料のＳ２９ページ）の値のほぼ６０倍の反応体積および約１２倍（１２×）の銀濃度で、シトレート界面活性剤とグリセロール安定剤を使用して最初に実証される。過酸化水素の新規２ステップ添加を利用して、このような銀ナノプレートの高濃度合成を達成する。このスケールアップ手順において、１４４３ｍＬのＤＩ（脱イオン）水を４Ｌのエルレンマイヤーフラスコに最初に添加した。次いで、１８ｍＬの硝酸銀水溶液（０．１Ｍ）、３０ｍＬのクエン酸三ナトリウム水溶液（７５ｍＭ）、１０ｍＬのグリセロール水溶液（３５ｍＭ）および過酸化水素溶液（３０重量％）の第１の部分を添加し、そして混合物溶液を室温で空気中、強力に撹拌した。３７．５ｍＬの水素化ホウ素ナトリウム水溶液（０．１Ｍ）をこの混合物に迅速に注入した。コロイド溶液は、濃黄色に変化した。さらに数分以内に、コロイド溶液の色は、次第に茶褐色に変化した。次いで、別の１２ｍＬの過酸化水素溶液（３０重量％）を約５分間、コロイド溶液の色が青色に変化するまで、滴下によって添加した。過酸化水素の添加の完了後、撹拌を２０分間続けた。
【０１０１】
過酸化水素溶液の第２の部分の体積は、標的吸収ピークを有するＡｇＮＰＬの形成を補助するために使用された。図３を参照して、第２の量のＨ２Ｏ２の滴下による添加前および後の溶液のＵＶ−可視吸収スペクトルが示される。銀ナノプレートの形成によって、赤色への吸収ピークの特徴的シフトが提供される。全ての過酸化水素が最初の反応フラスコ中に添加される場合、ナノプレートではなく、銀ナノ粒子のみが観察される。生成物のこの差異は、全過酸化水素が１回で添加された場合または第２の量が徐々に添加される２ステップ添加の場合の吸収スペクトルが示される図４に見ることができる。少数のナノ粒子が溶液中で分散していることが観察され得るが、ナノプレートの収率は１００％に近いと考えられる。
【０１０２】
実施例２．１ステップＨ２Ｏ２添加による銀ナノ構造の高濃度合成（０．１２ｍｇ／ｍＬ）
実施例１の２ステップＨ２Ｏ２添加方法との比較として、差異を示すために、１ステップＨ２Ｏ２添加方法が実行された。水素化ホウ素ナトリウム（０．１Ｍ）溶液の迅速な注入の前に、実施例１における第１および第２の添加からの過酸化水素溶液（３０重量％）の組み合わせた量を使用したことを除き、実施例１と同一の手順に従った。コロイド溶液は、３０分後に濃黄色に変化し、銀ナノ粒子の形成を示した。図４に示すＵＶ−ｖｉｓスペクトルは、銀ナノ粒子の形成のみを証明する。
【０１０３】
実施例３．銀ナノプレートのより高濃度合成（＞０．１２ｍｇ／ｍＬ）
銀がより高濃度である場合でもナノプレート製造は首尾よく達成され、そして濃度が増加したため、より多くの部分の過酸化水素が滴下される必要があり、また安定化化合物の相対量は、吸収スペクトルによって特徴づけられる所望のナノプレート特性を達成するために調整されるべきであることが発見された。ナノプレートの吸収スペクトルは、ナノプレートの径およびアスペクト比によって影響を受けると考えられる。例えば、０．６８ｍｇ／ｍＬの濃度の銀ナノプレートの合成を達成するために、１４４３ｍＬのＤＩ（脱イオン）水を４Ｌのエルレンマイヤーフラスコに最初に添加する。次いで、１０．２ｍＬの硝酸銀水溶液（１Ｍ）、６ｍＬのクエン酸三ナトリウム水溶液（０．７５ｍＭ）、１４ｍＬのグリセロール水溶液（３５ｍＭ）および過酸化水素溶液（３０重量％）の第１の部分を添加し、そして混合物溶液を室温で空気中、強力に撹拌した。１３．２ｍＬの水素化ホウ素ナトリウム水溶液（１Ｍ）をこの混合物に迅速に注入した。コロイド溶液は、濃黄色に変化した。さらに数分以内に、コロイド溶液の色は、次第に茶褐色に変化した。次いで、コロイド溶液の色が、銀ナノプレートの形成を示す青色に変化するまで、別の１１０ｍＬの過酸化水素溶液（３０重量％）を滴下によって添加した。
【０１０４】
より高濃度の合成反応は、より広範囲のナノプレート径を有する銀ナノプレートを形成する傾向がある。実施例１の手順と類似の手順に従って、様々な銀濃度に対する異なる合成パラメータを以下の表１に示す。１０の値を包含する濃度範囲のためのＵＶ−可視吸収スペクトルは、濃度：１２倍（Ａ）、１６倍（Ｂ）、２４倍（Ｃ）、３２倍（Ｄ）、４４倍（Ｅ）、６８倍（Ｆ）、８８倍（Ｇ）、１００倍（Ｈ）、１２８倍（Ｉ）および１５６倍（Ｊ）に関して、図５Ａ〜５Ｊに示される。結果は、プロセスのさらなる最適化が、所望の合成スケールを達成しながら、径分布を狭くする補助をし得ることを示唆する。体積も拡大可能であると考えられる。
【０１０５】
【表１】
2019502022.tif 000003
【０１０６】
グリセロール安定化化合物に対する代替物を試験するために、実験のセットを実行した。特に、プロピレングリコール、乳酸エチルおよびジアセトンアルコールは、上記の１２倍プロトコルおよび等モル基準で置換された。良好な銀ナノプレートの製造は、プロピレングリコールおよび乳酸エチル安定化化合物に関して見出された。ジアセトンアルコール化合物に関しては、妥当なナノプレート合成が観察されたが、より大きい部分の銀ナノ粒子が製造された。３種の試料のＵＶ−可視吸収スペクトルは図６に示される。
【０１０７】
実施例４．金の薄シェルを有する銀ナノプレートのコーティング
本実施例は、銀ナノプレートの貴金属コーティングおよび結果として生じる金がコーティングされたナノプレートの光学特性を実証した。
【０１０８】
実施例１からの銀ナノプレートの調製されたままの溶液を、精製なしでコーティングのために使用した。６ｇのポリビニルピロリドン（ＰＶＰ、ＭＷ４０，０００）、１．３２ｇのクエン酸三ナトリウム、１２ｍＬのジエチルアミンおよび２４ｍＬのアスコルビン酸水溶液（０．５Ｍ）を、実施例１からの銀ナノプレート溶液（１２倍）に添加した。クエン酸三ナトリウムは、金コーティングプロセスの間の銀ナノプレートの吸収ピークの大きい青色シフトを防ぐために重要であった。金コーティングのための別のコーティング溶液は、６ｍＬのＰＶＰ（５重量％）、１．２ｍＬのＫＩ水溶液（０．２Ｍ）および３００μＬ（０．２５Ｍ）のＨＡｕＣｌ４水溶液と４５ｍＬのＤＩ水を混合することによって調製した。０．２ｍＬ／分の速度で、シリンジポンプによって、銀ナノプレートコロイド溶液に金コーティング溶液をゆっくり添加した。金の層が銀ナノプレートの表面で析出した。金層の厚さは、金の成長溶液の量によって制御することができる。金がコーティングされた銀ナノプレートを回収し、そしてＤＩ水で２回洗浄し、そして将来の使用のために室温で貯蔵した。
【０１０９】
銀ナノプレートおよび金がコーティングされた銀ナノプレートの吸収スペクトルを図７に示す。金コーティングは、吸収スペクトルのピークを、より小さい波長にシフトさせ、そして赤色吸収尾部を増加した。コーティングプロセスの間に添加されたシトレートの効果を図８に示す。図８には、未コーティングのナノプレート、シトレートを添加して形成された金がコーティングされたナノプレート、および追加のシトレートを含まない金がコーティングされたナノプレートの吸収スペクトルが示される。シトレートが添加されずにコーティングされた銀ナノプレートは、より低い波長への有意に大きいシフトを有し、そして高い青色吸収を有した。金がコーティングされたナノプレートの典型的な透過型電子顕微鏡写真を図９に示す。金コーティングの後、ナノプレートのほとんどが変化せず、そして銀ナノプレートの小部分のみが平面の正孔によってエッチングされていた。顕微鏡写真に基づいて、金がコーティングされたナノプレートの表面は、原子スケールで平滑ではなかった。
【０１１０】
金がコーティングされた銀ナノプレート合成の再現性を試験するために実験が行なわれた。これらの実験は、銀ナノプレート合成、ならびに金コーティングプロセスの両方の再現性を確認した。表２を参照すると、合成ステップは、上記で提示されるものと同一の反応パラメータで７回繰り返された。銀ナノプレートおよび金がコーティングされた銀ナノプレートのピーク吸収波長を表２に示す。金がコーティングされた銀ナノプレートの吸収ピークの窓は、約５３９ｎｍ〜約５８０ｎｍナノメートルであった。
【０１１１】
【表２】
2019502022.tif 000004
【０１１２】
金コーティングの厚さは、金コーティング前駆体の量によって制御することができる。金複合体および還元剤のコーティング溶液の合計量を変化させたことを除いて、合成は、実施例４の手順と類似の手順に従う。異なる厚さを有する典型的な金がコーティングされた銀ナノプレートの吸収スペクトルを図１０に示す。
【０１１３】
実施例５．溶液中の（金がコーティングされた）銀ナノプレートの安定性
様々な温度条件に関してのナノプレートの安定性を試験した。
【０１１４】
第１の試験において、金がコーティングされた銀ナノプレートを凍結および解凍した。凍結前および解凍後のＵＶ−可視吸収スペクトルを図１１に示す。解凍されたＡｕコーティングされたＡｇナノプレートは、より低い波長へ約１０ｎｍのみシフトした類似の吸収スペクトルを有した。比較のために、ＰＶＰによってコーティングされた市販の銀ナノプレートを同様に処理した。凍結前のＰＶＰがコーティングされた銀ナノプレートの吸収スペクトルおよび解凍後の対応する吸収スペクトルを図１２に示す。解凍されたポリマーがコーティングされたＡｇナノプレートは、吸収スペクトルの形状および位置における劇的なシフトおよび変化を示し、銀ナノ粒子への変換を示唆する。したがって、金コーティングは、凍結に関して、実質的にナノプレート安定性を改善した。
【０１１５】
実験のさらなるセットにおいて、濃縮された金がコーティングされた銀ナノプレートコロイド溶液および銀ナノプレートコロイド水溶液を、１：９ｖ／ｖの比率でプロピレングリコールモノメチルエーテル（ＰＧＭＥ）中に別々に希釈し、次いで、９０℃まで加熱した。色および吸収ピーク位置は、１００時間後にＵＶ−ｖｉｓ分光計によって監視した。金がコーティングされた銀ナノプレートは、高温でＰＧＭＥ中、非常に安定していた。わずかな青色シフトのみが試験の最初の２時間に観察され、次いで、さらなるシフトは次の１００時間に見られなかった（図１３）。対照的に、未コーティングの銀ナノプレートは、同一条件下で色が迅速に黄色へと変化し、これは、最初の銀ナノプレートからの銀ナノ粒子の形成を示し、これは、加熱試験の前および後のＵＶ−ｖｉｓスペクトルによって実証される（図１４）。
【０１１６】
実施例６．フィルムコーティングにおける（金がコーティングされた）銀ナノプレートの安定性
本実施例は、銀ナノプレートを有するポリマーコーティングの色相に対する影響を実証し、そして色相調整の安定性も示される。
【０１１７】
いくつかの実施例は、透明伝導性フィルムにおける形成をもたらす溶融金属伝導性ネットワークと関連した銀ナノプレートを含む。実施例は、溶融金属ナノ構造化ネットワークを有する伝導性層中、または溶融金属ナノ構造化ネットワークを有する層上に配置されたコーティング中の銀ナノプレートによって提示される。溶融金属ナノ構造化ネットワークは、ＰＶＰポリマーを使用するポリオールプロセスを使用して合成された銀ナノワイヤーを使用して形成された。一般に、銀ナノプレートの適切な量の組み込みは、容認できないほど他の特性を悪化させることなく、ｂ＊を有意に減少させることができる。
【０１１８】
本明細書に記載の試験は、１２５ミクロン厚シートのＰＥＴポリエステル基板上の溶融金属ナノ構造化ネットワークの形成を含む。溶融金属ナノ構造化ネットワークは、溶融組成物を有する銀ナノワイヤーを含んでなる単一インクによって形成された。ポリマーハードコーティングが、溶融金属ナノ構造化ネットワーク上に適用された。
【０１１９】
銀ナノワイヤーは、２５〜５０ｎｍの平均直径および１０〜３０ミクロンの平均長さで、次の実施例で使用された。銀ナノワイヤーインクは、本質的に、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｌｉらへの“Ｍｅｔａｌ  Ｎａｎｏｗｉｒｅ  Ｉｎｋｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  Ｆｉｌｍｓ  ｗｉｔｈ  Ｆｕｓｅｄ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ”と題された米国特許第９，１８３，９６８号明細書の実施例５に記載されている。金属ナノワイヤーインクは、０．１〜１．０重量％の濃度の銀ナノワイヤー、０．０５ｍｇ／ｍＬ〜２．５ｍｇ／ｍＬの銀イオンおよび約０．０１〜１重量％の濃度のセルロースベースの結合剤から構成された。銀ナノワイヤーインクは、少量のアルコールを含む水溶液であった。インクは、ＰＥＴフィルムにスロットコーティングされた。ナノワイヤーインクをコーティング後、次いでフィルムを５〜１０分間、１００〜１２０℃のオーブン中で加熱し、フィルムを乾燥させた。
【０１２０】
いくつかのフィルムに関して、フィルム試料の全透過（ＴＴ）および曇りは、曇りメーターを使用して測定した。以下の試料の曇り測定を調整するために、基板曇りの値を測定値から差し引いて、透明伝導性フィルム単独に対するおよその曇り測定値を得ることができる。器具は、参照によって本明細書に組み込まれる、ＡＳＴＭ  Ｄ  １００３標準（“Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｈａｚｅ  ａｎｄ  Ｌｕｍｉｎｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ  ｏｆ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ”）に基づいて光学特性を評価するよう設計される。これらのフィルムの全透過および曇りは、それぞれ、９２．１〜９２．９％および０．１％〜０．４％のベース全透過および曇りを有するＰＥＴ基板を含む。次の実施例で、溶融金属ナノワイヤーインクの２つの異なる配合物が、光学およびシート抵抗測定と一緒に提示される。ｂ＊およびａ＊のＣＩＥＬＡＢ値は、ＳｐｅｃｔｒａＭａｇｉｃ（商標）ＮＸソフトウェアを備えたＫｏｎｉｃａ  Ｍｉｎｏｌｔａ  Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ  ＣＭ−３７００Ａによって製造された測定から、市販のソフトウェアを使用して決定した。シート抵抗は、４点プローブ方法または非接触式抵抗計で測定した。
【０１２１】
安定性測定の第１セットにおいて、実施例１および４で調製された、金がコーティングされたナノプレート（３００μＬ  Ａｕコーティング）および対応する未コーティングの銀ナノプレートが使用された。ナノプレートをハードコート前駆体溶液中に分散し、そして溶融金属ナノ構造化ネットワーク上に２５ミクロンの推定湿潤厚さでコーティングした。コーティングされたアクリルポリマーを乾燥させ、そしてＵＶ架橋した。次いで、試料を、６０℃および９０％相対湿度に保持された、制御された環境チャンバー中で試験した（６０／９０試験）。これらのフィルムのｂ＊の値を１０日間測定した。オーバーコート中ナノプレートなしで調製された第３の試料を参照として試験した。参照試料と比較して、銀ナノプレートを含有する試料のｂ＊、Δｂ＊の絶対増加は、ナノプレートの変化による寄付の基準と考えられた。ｂ＊の結果は、図１５（未コート）および１６（Ａｕコーティング）にプロットされる。Δｂ＊のもっと小さい差異は、ナノプレートのより高い安定性を示唆するが、より大きいΔｂ＊の差異は、銀ナノプレートの分解からのより多くの寄与、したがって、低い安定性を示す。プロットによると、金がコーティングされた銀ナノプレートは、この耐久性試験においてオーバーコート中の未コーティングの銀ナノプレートより安定していた。
【０１２２】
実験の別のセットにおいて、金がコーティングされた銀ナノプレートは、伝導性層の形成のためにインクに添加された。図１７のＴＥＭ像によって示されるように、ナノプレートは、インク層中で十分分散した。試験のために、１つは対照であり、２つの試料は、異なる量の金がコーティングされた銀ナノプレートによる（５５０ｎｍピーク吸収）、３種の試料を作成した。色測定および曇りをフィルム間で比較した。結果を図１８に示す。プロットのパーセントにおける曇り値は、フィルム全体の平均であった。図１８に示されるように、金がコーティングされた銀ナノプレートの包含によって、容認できないほど他の特性を低下させることなく、ｂ＊を減少させた。５５０ｎｍ吸収ピークを有する金がコーティングされた銀ナノプレートの包含は、ａ＊の絶対値を有意に増加させなかった。
【０１２３】
伝導性フィルムに含まれた、異なる吸収ピークを有する金がコーティングされた銀ナノプレートで、３種の追加試料を作成した。対照フィルムは、ナノプレートを含まずに形成した。フィルムは上記のように処理された。結果として生じるフィルムのシート抵抗測定および光学特性を表３に示す。透明度は、ナノプレートを有するフィルムでいくらか減少したが、ｂ＊の値は、ａ＊の絶対値とともに所望の量で減少した。
【０１２４】
【表３】
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【０１２５】
上記の実施形態は、説明を意図し、制限することを意図しない。追加の実施形態は、請求項の範囲内である。加えて、本発明が特定の実施形態を参照して記載されているが、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形式および詳細に変更可能であることを認識するであろう。上記の文献の参照によるいずれの組み込みも、本明細書の明示的な開示に相反する主題が組み込まれないように制限されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図５Ｇ】
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【図５Ｈ】
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【図５Ｉ】
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【図５Ｊ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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